Refractive Index Modulated Distributed Feedback Laser Diode의 제안과 특성해석

Proposal and Analysis of Characteristics of a Refractive Index Modulated Distributed Feedback Laser Diode

레이저의 종축방향으로 회절격자층을 형성하는 위쪽 클래딩 층의 가운데 부분의 굴절률을 양 옆부분과 다르게 하여 유효위상천이 효과를 넓은 영역에서 얻는 refractive index midulated (RIM) DFB 레이저를 제안한다.RIM-DFB 레이저는 SHB 효과를 줄이기 위하여 기존에 제안되었던 회절격자의 주기를 변화시켜 넓은 영역에 걸쳐서 유효 위상 천이를 주는 corrugation pitch modualtion (CPM) 방법과 레이저의 종축 방향으로 결합계수를 달리하여 주는 distributed coupling coefficients (DCC) 방법의 효과를 동시에 얻을 수 있는 실현 가능한 구조이다. 급격한 위상천이가 없기 때문에 광자밀도분포가 균일해져 SHB 효과가 줄어 들게 되며 레이저 공진기 가운데 부분의 결합계수가 양 옆 부분의 결합계수보다 커서 분포결합계수의 효과를 주기 때문에λ/4 위상천이 레이저와 CPM-DFB 레이저에 비해 고출력에서 좋은 단일 모드 특성을 보인다. 그리고, 굴절률이 다른 가운데 부분의 길이가 RIM-DFB 레이저의 동작특성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다.

A refractive index modulated (RIM) DFB laser, in which the refractive index of a center region of the upper cladding layer comprising the grating region is different from that of side regions, is proposed to obtain and effective ${\lambda}$/4 phase shift in the center region. Since the coupling coefficient of a center region in a RIM-DFB laser is larger than that of side regions, a RIM-DFB laser has the effect of a distributed coupling coefficient. Simulation results show that RIM-DFB lasers have better operation characteristics - more uniform photon density profile, less SHB effect, and better single mode operation at high injection currents - compared to those of ${\lambda}$/4 phase-shifted DFB lasers and CPM-DFB lasers. In addition, the effect of the center region on the above threshold characteristics of a RIM-DFB laser is investigated.