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DFB半導體激光器的主要波長和應用

目前DFB半導體激光器的波長范圍已經覆蓋了640nm至14000nm。常見的波長包括1064nm、1310nm和1550nm。1064nm器件通常用作光纖激光器中的種子源，而1310/1550nm器件用于許多電信應用中。DFB用于許多光譜傳感應用和原子物理應用。DFB的特定波長是根據其在給定應用中的優點而選擇的。例如，可以選擇1278nm DFB用于氟化l氫檢測，因為HF在該特定波長下表現出強烈的吸收。

近年來，隨著5G的規模部署帶動流量快速增長，推動帶寬快速提升。同時，疫情的暴發促進數據中心、光纖到戶的需求大漲，為光通信產業帶來可觀的需求，光模塊、波分器件、分路器、連接器的市場需求都持續增長，固網、接入網也迎來了新的建設周期。

光模塊是光通信設備的重要組成部分，而光通信器件是光模塊的主要構成部件，其性能主導著光通信網絡的升級換代，而激光器則是光模塊內部的電光轉換器件。

半導體激光器具有體積小、重量輕、電光轉換、性能穩定、l可靠性高和壽命長等優點，隨著半導體激光器技術的快速發展和突破，半導體激光器產品質量、波長范圍和輸出功率正在迅速提高，產品種類日益豐富，應用范圍覆蓋了整個光電子學領域，已成為當今光電子科學的技術，屬于光電行業中具發展前途的領域之一。半導體激光器可分為垂直腔面發射激光器（VCSEL）、法布里-珀羅激光器（FP）、分布式反饋激光器（DFB）、電吸收調制激光器（EML）等。不同類型的激光器在性能和成本等方面存在差異，光模塊可根據具體規格要求選擇不同的芯片方案。

在半導體激光器家族中，DFB激光器因其優異的光譜特性與調制特性，已經成為通信系統中為重要、使用為廣泛的光源之一。DFB激光器的概念和理論早由美國貝爾實驗室的H.Kogelnik和C.V.Shank于1971—1972年間提出，早的半導體DFB激光器出現在1973年。經過近50年的發展，DFB激光器已被廣泛應用于光通信、傳感、測繪等領域。

一般情況下，半導體激光器的發光波長隨溫度變化為0．2-0．3nm／℃，光譜寬度隨之增加，影響顏色鮮艷度。另外，當正向電流流經pn結，發熱性損耗使結區產生溫升，在室溫附近，溫度每升高1℃，半導體激光器的發光強度會相應地減少1％左右，封裝散熱；時保持色純度與發光強度非常重要，以往多采用減少其驅動電流的辦法，降低結溫，多數半導體激光器的驅動電流限制在20mA左右。但是，半導體激光器的光輸出會隨電流的增大而增加，目前，很多功率型半導體激光器的驅動電流可以達到70mA、100mA，需要改進封裝結構，全新的半導體激光器封裝設計理念和低熱阻封裝結構及技術，改善熱特性。例如，采用大面積芯片倒裝結構，選用導熱性能好的銀膠，增大金屬支架的表面積，焊料凸點的硅載體直接裝在熱沉方法。此外，在應用設計中，PCB線路板等的熱設計、導熱性能也十分重要。