我們證明了在Fabry-Perot型QC激光脊上安裝DBR摄狱，可以使光譜變窄10倍以上，Max側(cè)模抑制比高達(dá)20dB无午，保持峰值光功率媒役。我們的光柵是通過離子銑削制造的，并且通過實驗探索光柵的長度和深度表明指厌，在光柵長度方面存在“甜點”刊愚，在3mm長的激光脊上約200μm踊跟，并且在輸出功率和光譜寬度之間存在明顯的折衷踩验，由光柵深度設(shè)置。我們還證明商玫，在波導(dǎo)頂部包層厚度的限制下箕憾，需要更深的光柵來保持光譜縮小到峰值光功率。
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分布式Bragg反射器量子級聯(lián)激光器（2）
使用快速室溫HgCdTe （MCT）檢測器，在應(yīng)用光柵之前和之后進(jìn)行光電流-電壓（LIV）測量炬藤，以確定閾值電流和峰值功率的zui終變化御铃。激光器安裝在具有ZnSl窗口的低溫恒溫器內(nèi)，一個直徑約2英寸（50毫米）的集合透鏡放置在焦距之外沈矿；大約1.5英寸（38毫米）的距離上真。激光脊都被切割成總長度為3mm，寬度通常為8-25 μ m羹膳，光柵保持在脊寬范圍內(nèi)睡互。這是為了避免暴露側(cè)壁，從而使結(jié)構(gòu)變短陵像，而且我們相信這樣做可以減少橫向模式的數(shù)量就珠，從而減少光束轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)高于閾值。圖4(a)顯示了應(yīng)用DBR光柵前后醒颖，脊寬為30μm的不穩(wěn)定激光器的LIV特性妻怎；誤差條表示激光輸出的時間變化，由于面內(nèi)光束轉(zhuǎn)向（常見的寬脊泞歉，高峰值功率激光器）蹂季。誤差條是在隨機時間間隔內(nèi)進(jìn)行多次測量產(chǎn)生的冕广。當(dāng)使用靠近發(fā)射面的大面積探測器進(jìn)行測量時，觀察到這些功率波動不那么顯著偿洁，這表明這些變化實際上是由于光束指向不穩(wěn)定造成的撒汉。圖4(b)顯示了在10μm寬的脊?fàn)罴す馄魃线M(jìn)行的LIV測量與光柵長度的關(guān)系（重復(fù)測量后添加光柵截面），表明閾值電流密度與光柵長度的關(guān)系很小涕滋，并且從遠(yuǎn)離光柵的前面收集的光輸出功率變化很小睬辐。我們將差分電阻的變化歸因于實驗不確定性，這些不確定性與離子研磨每個光柵部分后必須移除并重新包裝設(shè)備進(jìn)行測量有關(guān)宾肺。
圖4
利用傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）在脈沖模式下測量了室溫下的激光光譜溯饵，脈沖寬度為100 ns，重復(fù)頻率為80 kHz锨用。圖5顯示了在應(yīng)用DBR之前和之后丰刊，從閾值到滾轉(zhuǎn)的各種電流水平下測量的頻譜輸出的比較。所制備的DBR長200μm增拥，深2.5μm啄巧，其中頂層熔覆層厚度3.4μm。結(jié)果表明掌栅，Max側(cè)模抑制比為20dB秩仆， FWHM降低了10倍以上，并保持了峰值光功率猾封。后一種特性對于上述應(yīng)用特別有利澄耍，并且通常不具有DFB激光器
實驗還探討了改變光柵的深度和總長度的影響。為了優(yōu)化長度晌缘，在一個范圍內(nèi)制作了~50μm步長的光柵齐莲，深度為1.8 ~ 2.5μm，每一步都對激光器進(jìn)行了表征磷箕。如圖6(a)所示选酗，隨著光柵長度從0增加到450μm，觀察到閾值電流密度Max增加10%搀捷。然而星掰，我們沒有發(fā)現(xiàn)閾值電流密度和光柵深度之間有很強的相關(guān)性。圖6(b)顯示了測量的峰值輸出功率與光柵長度的關(guān)系嫩舟，顯示了較長的光柵的峰值功率下降氢烘。我們將上述現(xiàn)象歸因于散射損失的增加，與光柵周期數(shù)成比例家厌，而該效應(yīng)部分由背面反射率增加的預(yù)期增益補償播玖，對應(yīng)于Bragg反射率阻帶。
圖5
圖5顯示了一個激光器饭于，其光譜FWHM定義良好蜀踏；然而维蒙，在離散多峰輸出模式的情況下，這個數(shù)量沒有很好地定義果覆。因此颅痊，為了量化光譜變窄，測量模強度在峰值強度15dB范圍內(nèi)的區(qū)域所設(shè)置的光譜寬度局待，并除以模間距斑响，模間距主要由腔長設(shè)置，因此是一個實驗可測量的常數(shù)钳榨。該結(jié)果是測量激光有效模數(shù)的一個指標(biāo)舰罚。圖6(c)和圖6(d)顯示了在幾個設(shè)備的峰值光功率下，這個量繪制為光柵長度和深度的函數(shù)薛耻。深度測量是在不同的激光器上進(jìn)行的营罢，因為為了增加深度，已經(jīng)制造的光柵的進(jìn)一步離子銑削在實驗中被證明是極具挑戰(zhàn)性的饼齿。因此饲漾，在這種情況下，相關(guān)的度量是應(yīng)用光柵之前和之后的激光模式數(shù)量之差候醒，即圖6(d)中藍(lán)色和紅色走線之間的間隙能颁。
我們得出的結(jié)論是杂瘸，正如我們的模型先前預(yù)測的那樣倒淫，就光柵長度而言存在一個“佳點”（例如，在3mm激光脊上L = 200 μ m）败玉，超過此點敌土，以較低的峰值功率為代價，光譜窄化幾乎沒有收獲运翼。此外返干，我們觀察到，為了使器件保持從閾值到峰值光功率的窄帶輸出血淌，受波導(dǎo)包層厚度的限制矩欠，制作更深的光柵是有利的。
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