一个激光器通常包含两个核心部分:首先是能够产生光放大作用的增益介质,其次是能够约束光线并筛选出特定波长的光学谐振腔。
简单来说,激光器由增益介质和谐振腔组成。增益介质的作用好理解,就是通过受激辐射产生光。谐振腔的作用则是让光在其中来回反射,通过干涉效应不断被放大。
在常见的法布里-珀罗(FP)激光器中,谐振腔由一端的高反射膜和另一端的低反射面(如增透膜)共同构成。

只有那些波长满足 “在腔内往返一次的光程,正好是其波长的整数倍” 的光,才能在多次反射中发生相长干涉,从而被显著增强。
FP激光器结构相对简单,工艺成熟,但它的谐振腔本身没有波长选择能力,所以输出的激光包含多个纵模。

如果在激光器外部加入一个独立的波长选择器(例如光栅),让波长选择和光反馈都在外部光学结构中完成,这就构成了外腔反馈激光器。

更进一步,如果把光栅直接集成到激光器芯片的内部,让它在谐振腔内部完成波长筛选,这就做成了DFB激光器。

不过这里需要注意,如果集成的光栅其周期、深度和占空比在整个长度上完全均匀不变,可能会引发“双模”振荡问题。我们在“边模抑制比,DFB激光器的双峰”中专门讲过。
相比于FP激光器,DFB的结构要复杂一些,核心就在于内部集成了光栅。它的主要优势是能够输出稳定的单纵模激光。

还有一种结构叫分布布拉格反射(DBR)激光器,它与DFB有些类似,光栅也在谐振腔内部,但它的光栅是与增益介质在物理上分开的。一个简单的结构示意图如下:

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