外腔半導(dǎo)體激光器在高低溫下的機(jī)械形變與功率變化

李 沖，胡 翀，姚 勇

（1.深圳新飛通光電子技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518057；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 深圳研究生院，廣東 深圳 518055）

引言

密集波分復(fù)用技術(shù)DWDM（dense wavelength multiplexing）實(shí)現(xiàn)了在一根光纖中同時(shí)傳輸多個(gè)波長(zhǎng)的光載波信號(hào)，成為目前光通信的主流技術(shù)。目前DWDM 系統(tǒng)的通道間隔一般為50 GHz,C 波段下約100 個(gè)通道，如果使用固定波長(zhǎng)的激光器，庫(kù)存的管理就會(huì)顯得很復(fù)雜[1-4]。可調(diào)激光器能在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的切換，滿足不同波長(zhǎng)輸出的需求，可調(diào)激光器逐漸取代了固定波長(zhǎng)激光器，成為了DWDM 的關(guān)鍵器件[5]。

光通信系統(tǒng)中常見(jiàn)的半導(dǎo)體激光器有分布反饋激光器（DFB）[6-7]、分布布拉格反射激光器（DBR）[8-9]、外腔激光器（ECL）[10-11]、垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）[12-13]。激光器作為光通信系統(tǒng)中的光源主要出現(xiàn)在光通信系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端，目前設(shè)備商要求可調(diào)諧激光器在高低溫下（-5 ℃～ 75 ℃）的功率變化在1 dB 左右。外腔半導(dǎo)體激光器（ECL）相對(duì)于其他類型激光器線寬更小，相位噪聲小，有利于改善系統(tǒng)的誤碼率（BER），在高速傳輸系統(tǒng)上優(yōu)勢(shì)明顯。ECL 設(shè)計(jì)上有別于DFB 和DBR，腔體大部分在光芯片外面而不是整合到芯片內(nèi)部，腔長(zhǎng)相較于其他類型的半導(dǎo)體激光器更長(zhǎng)，腔內(nèi)增益更高。但同時(shí)較長(zhǎng)的諧振腔容易受到外力及機(jī)械件形變的影響，在高低溫下，由于溫度分布不均以及膨脹量不同，會(huì)導(dǎo)致諧振腔發(fā)生變化。高低溫引起的機(jī)械形變很難在實(shí)際中測(cè)量出來(lái)，但是微小的形變就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)光路上有偏差。有限元是一種對(duì)結(jié)構(gòu)的形變、應(yīng)力以及熱場(chǎng)進(jìn)行分析的數(shù)值計(jì)算方法。……