突破常规：脉宽为15ps、50ps、ns、CW的1um DFB激光器

在当今工业应用中，激光技术发挥着越来越重要的作用。在众多激光技术中，光纤激光器和固态/光纤混合激光器由于其紧凑性、坚固性和高性能而备受瞩目。这些激光器的核心组件之一是种子光源，而DFB（Distributed Feed Back）激光器则是种子光源的理想选择。 QD Laser公司利用先进的晶体生长技术、光栅形成技术和半导体芯片设计技术，成功开发出了性能卓越的1000nm波段的DFB激光器,其显著特点之一是脉宽的多样性，从15ps脉冲到ns脉冲和CW模式都可以实现，这为用户提供了极大的灵活性。


图1.DFB激光器（蝶形封装）
此外DFB激光器具有无与伦比的脉冲质量，其脉冲波形非常干净，没有拖尾和二次峰现象，即使在放大后也可以获得良好的脉冲波形。这对于保证光纤激光器的脉冲质量和提高微加工的精度起到了至关重要的作用。该DFB激光器的脉冲宽度可以通过电流进行快速调制、响应速度快、覆盖范围广、从单次发射到几百MHz量级的高重复频率都可以实现。
其主要特点总结如下：
[1]广泛的波长选择范围：1024-1120 nm和1180 nm（波长精度+/- 1 nm）
[2]支持从15ps到ns脉冲以及CW多种工作模式
[3]无二次峰的单峰增益开关脉冲形状
[4]多种脉冲条件可设置
[5]脉冲和CW驱动板即插即用
[6]支持定制
以下是对上述每个特点的介绍：
[1]1024-1120 nm和1180 nm的波长选择范围InGaAs是通过将铟（In）添加到发出850nm波段光的GaAs中而获得的，InGaAs是用于发出1000nm波段光的活性层。其中铟（In）的成分越高，能发射的光波长就越长。然而随着铟成分的增加，GaAs衬底上的晶体应变会随之变大，因此需要高晶体生长技术来获得抑制晶体缺陷产生的活性层。通过在超高真空反应器中生长晶体的 MBE 方法，即使在波长超过1100nm的情况下，也能实现高度可靠的活性层。DFB激光器是通过在半导体内部形成衍射光栅和将其嵌入的再生长技术实现的。由于衍射光栅拥有很强的波长选择性，DFB激光器能以单一频率振荡，并且具10MHz或更小（典型值）的窄线宽。此外，通过精确控制衍射光栅周期，可以提供+/-1nm的波长精度。它覆盖了超过100nm的宽波长范围，包括1030nm、1053nm、1064nm和1080nm，这些都是光纤激光器的典型波长。使用这种DFB激光器作为种子光源，能实现二次谐波（绿色）、三次谐波（紫外）和波长复用的高输出功率光源。


图2. 光谱图
[2]支持从15ps到ns脉冲和CW多种工作模式这种DFB激光器能满足各种脉冲宽度的需求，其中15ps脉冲(图3)是世界上最快的增益开关半导体激光器产品之一，适合做种子光源，如非热处理激光器、半导体激光检测设备和超连续谱光的产生。


图3.15ps脉冲波形


图4.ns脉冲波形
50ps脉冲适用于半导体、有机LED、柔性印刷基板等微机械加工激光器的种子光源，以及半导体制造工序中检查用的激光器。
ns脉冲（图4）适用于玻璃、太阳能电池、印刷电路板、硅和陶瓷等微加工用激光器的种子光源以及用于激光雷达（LiDAR）。
CW激光器可用作光纤激光器、传感器和波分复用高功率激光器的种子光。
[3]无次峰的单峰增益开关脉冲形状DFB激光器用于光纤激光器和固态/光纤混合激光器中的种子光时，其光脉冲的拖尾或二次峰会影响光纤激光器的脉冲质量。如果用于微加工的激光脉冲包含拖尾或二次峰，会使得被加工物体存在余热而无法获得锋利的切割形状。在激光雷达（LiDAR）中，这种现象带来的信噪比恶化会导致检测灵敏度降低。如图5增益开关脉冲具有干净的单峰，没有拖尾或二次峰现象，因此作为种子源即使放大后也可以获得良好的脉冲形状。


图5.增益开关操作下的脉冲波形
[4]多种脉冲条件可设置由于DFB激光器可以直接被外加电流调制并且响应速度很快，所以它可以覆盖从单次发射到百MHz量级的高重复频率，甚至可以工作在burst模式。此外还可以在纳秒范围内改变每个脉冲的脉冲宽度和脉冲峰值功率。
[5]脉冲和CW驱动器即插即用这里有适用于15ps脉冲、50ps脉冲、ns脉冲和CW工作模式的驱动板。其中直流偏置电流、脉冲电流、脉冲宽度、重复频率和LD温度（所有蝶形封装都内置了Peltier模块）都可以通过专用软件进行控制。此外通过结合外部时钟和编程可以设置更灵活的脉冲驱动条件，并且能集成到设备中。


图6.激光驱动器
[6]支持定制由于DFB激光器的应用范围广泛，每个客户都有各自的要求。因此该公司响应了众多要求，以支持客户创造专用的产品。
以下是示例：
提高波长精度;
使用客户的驱动板进行出货检验，提高客户现场的良品率;
在特定搭档驱动条件下进行装载测试;
更改蝶形封装的引脚布局;
提供chip-on-carrier或TO-CAN封装来替换蝶形封装;
从蝶形封装上拆下隔离器;
设置脉冲操作下光谱宽度的合格/不合格标准;
更改光纤类型;
30ps脉冲宽度定制;
开发专用激光器;
以上介绍了QD Laser公司1000nm波段的DFB激光器，其拥有各种波长和脉宽的产品线，适用于多种用途的种子光源，如用于微加工、激光雷达（LiDAR）和检测的激光器等