DFB激光器

工藝結構

　　制造工藝　DFB芯片的制作工藝非常復雜，體現了半導體產品在生產制造上的最復雜程度，下表是DFB激光器的主要生產工藝流程（從材料生長到封裝的整個過程）：

　　DFB芯片結構設計　DFB芯片大?。喝缦聢D，芯片大小可以在成人大拇指上形象地看出來。

　　DFB芯片設計：芯片分為P極和N極，當注入p-n結的電流較低時，只有自發(fā)輻射產生，隨電流值的增大增益也增大，達閾值電流時，p-n結產生激光。其注入電流方向和激光發(fā)射示意圖如下：

應用原理

　　一、光纖通訊

　　通訊是DFB的主要應用，如1310nm，1550nm DFB激光器的應用，這里主要介紹非通訊波段DFB激光器的應用。

　　二、可調諧半導體激光吸收光譜技術（TDLAS）

　　a) 過程控制 (HCl， O2 …)

　　b) 火災預警 (CO/CO2 ratio)

　　c) 成分檢測 (moisture in natural gas)

　　d) 醫(yī)療應用 (blood sugar， breath gas， helicobacter)

　　e) 大氣測量 (isotope composition of H2O， O2， CO)

　　f) 泄漏檢查 (Methane)

　　g) 安全 (H2S， HF)

　　h) 環(huán)境測量 (Ozone， Methane)

　　i) 科研 (Mars and space missions)

　　j) …

　　三、原子光譜學應用

　　k) 原子鐘 (GALILEO， chip scale atomic clock)

　　l) 磁力計 (SERF)

　　m) ...

　　四、新興市場

　　a) 精密測量 (Ellipsometry， 3D vision)

　　b) 夜視儀

　　c) 同位素監(jiān)測 (distinction of 235UHF / 238UHF)

　　d) …

　　下表是DFB一些主要波長在激光氣體分析、原子鐘應用、Nd：YAG激光器種子源等領域上的應用：

廠商現狀

　　當前，DFB激光器芯片技術基本上由德國、美國、日本等發(fā)達國家掌握，比如德國Nanoplus、Sacher、Eagleyard、Toptica公司，美國Thorlabs、EM4、Power Technology、Sarnoff公司，日本NTT、Oclaro等公司。廠商非常多，但能夠實現商業(yè)化生產的廠家并不多，主要有Nanoplus、Eagleyard、NTT、Thorlabs等幾家公司。

　　目前國內還沒有成熟的DFB芯片生產技術，由于成品率低基本上沒有形成商業(yè)化，國內生產的DFB激光器主要是基于對國外芯片的封裝生產，主要表現為對通訊波段的生產和應用。

發(fā)展

　　DFB激光器的發(fā)展方向是，更寬的諧調范圍和更窄的線寬，在一個DFB激光器集成兩個獨立的光柵，實現更寬的波長諧調范圍，比如達到100nm諧調范圍，以及更窄的光譜線寬，最終用一個DFB激光器實現檢測多種氣體的功能；更長的中心波長，從750nm到3500nm，并逐漸往4000nm甚至更高的中心波長發(fā)展；更高的功率，由于目前DFB激光器功率普遍較低，高功率能夠實現長距離、多路等更廣泛的應用。