A widely tunable multi-channel grating cavity laser is proposed and experimentally demonstrated. The device is implemented in Littman configuration with an echelle grating based on Rowland circle construction and realized by monolithically integrating all elements in an InP substrate. Lasing wavelength is selected by turning on an amplifier and the appropriate channel element in the array, and it is tuned by controlling light deflection electrically. The 6-channel device exhibits a tuning range of about 50 nm with a side mode suppression ratio of more than 30 dB. This is accomplished by adjusting the applied current of the dispersive element and phase control section.
Kim, Jun-Whee;Kim, Kyung-Jo;Son, Nam-Seon;Oh, Min-Cheol
Journal of the Optical Society of Korea
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제17권2호
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pp.172-176
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2013
For demonstrating widely tunable external cavity lasers operating for near-infrared (NIR) wavelength, a flexible polymer waveguide with an imbedded Bragg grating is incorporated. Due to the superior flexibility of the polymer material, the reflection wavelength of the Bragg grating is widely tunable by imposing tensile and compressive strains on the flexible Bragg grating. A third-order Bragg grating is formed on the device for facilitating the fabrication method. With a superluminescent laser diode as a gain medium of ECL, the tunable laser exhibited output power of -3 dBm and a tuning range of 32 nm.
We report an analysis on the stability properties of external cavity semiconductor lasers exposed to strong feedback from an external grating. The frequency range of stable single mode oscillation is found to depend on the offset between the resonance frequency of the solitary laser and the frequency of maximum reflection from the grating.
$\lambda$/4 phase-shifted DFB lasers with nonideal grating structure have been studied by using an effective-index transfer matrix method where material dispersion, vwaveguide dispersion and waveguide-structuredependent loss are taken into consideration. Nonideal grating structure in the center phase-shift region does not incur serous degradation of laser characteristics. Phase-shift error from the ideal shift of $\pi$ causes a decrease in the threshold gain difference and lasing wavelength shift and should be less than $\pi$/4 when residual facet reflectivity is 0.7%. also, positional error of the phase-shift should be less than 9% of the cavity length in order for the threshold gain difference to be decreased less than 10%.
본 논문에서는 RLD (Reflective Laser Diode)와 FBG (Fiber Bragg Grating)가 하이브리드 집적된 LD (이하 FG-LD)의 정적 및 동적 특성을 해석하기 위하여 대신호 시영역 모델링 방법을 구현하였다. FBG의 유효길이 2.1 mm를 포함한 외부 집적 공진기의 길이가 8 m인 경우에 0.44GHz의 동적 주파수 요동과 6.4 GHz 정도의 동적 주파수 요동 결과를 나타내었다. 또한 10 Gbps NRZ 신호의 아이가 크게 오픈된 상태를 잘 유지함을 확인하였다. FG-LD는 50 km 정도의 길이를 커버하는 10 Gbps 급 단일파장 레이저로서의 효용성이 있을 것으로 기대된다.
Very compact 4-channel 200-GHz-spacing external cavity lasers (ECLs) were fabricated by hybrid integration of reflection gratings and superluminescent laser diodes on a planar lightwave circuit chip. The fifth-order gratings as reflection gratings were formed using a conventional contact-mask photo-lithography process to achieve low-cost fabrication. The lasing wavelength of the fabricated ECLs matched the ITU grid with an accuracy of ${\pm}0.1$ nm, and optical powers were more than 0.4 mW at the injection current of 80 mA for all channels. The ECLs showed single mode operations with more than 30 dB side lobe suppression.
WDM광통신의 핵심 소자 중 하나인 파장 가변 레이저를 넓은 파장 영역에서 회절 격자에 대한 입사각의 변화에 따라 연속 가변되는 Littman형과 Littrow 형의 외부 공진기로 구현하였다 회절 격자에 대한 입사각과 회절각이 동일하며 구조가 간단한 Littrow형의 파장 가변 레이저에서, 입사각 49$^{\circ}$를 중심으로 격자를 $\pm$1$^{\circ}$정도 회전시켜 C-밴드 및 L-밴드 영역을 대부분 포함하는 약 80 nm 정도의 가변 범위(1510 nm-1590 nm)를 얻었으며, 특히, 60 nm 범위에서는 주입 전류의 조절 없이 1.5㏈ 미만의 출력 변화를 보임으로써, 광대역 파장 가변 광원으로 적합한 구조임을 확인하였다.
광섬유 브라그 격자를 외부 공진기로 사용하는 레이저 다이오드(이하 FGL : fiber grating laser 이라 약칭함)를 제작한 후 그 성능을 실험적으로 측정하고 분석하였다. FGL을 WDM기반의 수동형 광 가입자망 시스템에 적용하기 위해서는 저가 구현이 필수적이며, 이를 위해, TO-CAN 형태의 모듈로 패키징하였다. 제작된 FGL의 동작 전류 대 광 출력 특성을 측정한 결과, $25^{\circ}C$에서 60 mA일때 약 3.6 mW를 얻을 수 있었고 주입 전류 변화에 따른 발진 파장의 변화율은 5.2 pm/mA이었다. 또한, FGL의 온도 변화에 따른 발진 파장의 변화율은 30 pm/$^{\circ}C$로 주변 온도 변화에 대한 발진 파장의 안정도가 매우 우수함을 확인하였다. 문턱 전류 이상의 동작전류 영역에서 각각 30 dB 이상의 양호한 주변 모드 억압비(SMSR)를 얻을 수 있었고, 단일 종 모드 발진 특성을 유지함을 확인하였다. 제작된 FGL의 전송 성능을 분석하기 위하여 155 Mb/s의 NRZ 신호로 직접 변조 실험을 수행하였다. BER 성능을 측정한 결과. 단일 모드 광섬유 20 km를 통과하더라도 광경로 파워 페널티가 발생하지 않았고 수신파워가 -37.5 dBm 이상에서 BER<$10^{-9}$ 을 얻을 수 있었다.
평면도파로 (Planar Lightwave Circuits)를 수소처리한 후 격자를 제작하였다. 성장특성 분석 결과 격자는 거듭제곱식 (power law)에 따라서 성장되는 것을 알 수 있었다. 격자의 성장특성을 이용하여 외부 공진기 레이저용 평면도파로 격자를 설계하고 제작한 결과 예상치와 거의 일치하는 격자특성을 얻을 수 있었고, 제작된 격자로 구현된 외부 공진기 레이저에서 ∼40dB의 인접모드억압비(side mode suppression ratio)를 갖는 단일모드 발진을 관측할 수 있었다.
두 파장 레이저를 구현하기 위해서 폴리머 광도파로 브래그 격자와 초발광 LED로 구성된 외부 공진 구조의 레이저를 제작하였다. 대형 립(oversized rib) 구조의 광도파로와 폴리머 광도파로 브래그 격자는 각각 유효굴절률법과 전송행렬법을 이용하여 설계하였으며, 서로 다른 격자 주기를 가지는 폴리머 광도파로 브래그 격자는 이중 노광 레이저 간섭법을 이용하여 제작하였다. 브래그 격자의 반사율 변화에 따른 외부 공진 레이저의 특성을 보기 위해 2 mm의 고정된 길이를 가지며 537 nm의 주기를 갖는 브래그 격자와 0.5 mm에서 6 mm까지 여러 가지 길이를 가지며 540 nm의 주기를 갖는 브래그 격자를 제작하였다. 격자 주기가 537 nm와 540 nm인 브래그 격자의 길이가 각각 2 mm와 2.2 mm일 때 제작된 두 파장 레이저는 1554 nm 파장과 1564 nm 파장에서 0 dBm에 가까운 출력 파워를 보이며, 45 dB이상의 SMSR(side mode suppression ratio)와 0.2 nm의 20-dB 대역폭 특성을 가짐을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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