Mặc dù có công nghệ phức tạp nhưng laser DFB vẫn thường được sử dụng vì chúng thoả mãn được những yêu cầu cao về kĩ thuật. Đặc điểm nổi bật của laser bán dẫn là thiết lập được sự cân bằng về tốc độ, khống chế được sự tương tác giữa photon và điện tử trong vùng tích cực. Khi dòng thiên áp nhỏ, bức xạ kích thích đều bị hấp thụ hết, lúc này ở đầu ra chỉ có bức xạ tự phát, phổ của bức xạ này rộng. Cần phải điều chỉnh làm hẹp phổ đầu ra, điều này được thực hiện bằng cách tăng dòng thiên áp tới một mức nào đó, gọi là dòng ngưỡng.
Dòng ngưỡng được xác định như sau: a th 0 c 0 g p qV 1 I N 2.1 a v
q=1.6*10-9 p: thời gian sống của photon (3.10-12 ).
Va: thể tích lớp tích cực (1,5 .10-16). c: thời gian sống của hạt mang (3.10-10) N0: mật độ hạt mang ở trạng thái trong suốt (1012
). : hệ số giam quang (0,4) a0: hệ số tăng ích (3,2.10-20) Vg: vận tốc nhóm (7,5.107)
DFB laser có một đặc tính độc nhất được tạo thành từ cấu trúc của cách tử bên trong là có độ rộng tia hẹp, điều này làm cho băng tần truyền dẫn lớn hơn, làm giảm sự ảnh hưởng của nhiệt độ so với các loại diode laser bán dẫn khác. Laser DFB cũng có đáp ứng tuyến tính hơn so với các loại khác. Chính vì những lý do trên khiến cho laser DFB đã được sử dụng làm nguồn phát trong hệ thống truyền dẫn tốc độ cao 40Gb/s.
Hình dưới đây mô tả cấu trúc Laser DFB
Hình 2.1. Cấu trúc của DFB
Laser DFB:Dùng kiểu phản xạ Bragg để khử các mode không mong muốn. Nguyên tắc của laser DFB gồm có sự hợp thành của cấu trúc gấp nếp (cách tử nhiễu
xạ) dọc theo hố có bề mặt phủ một lớp chống phản xạ, như trong hình trên.Sự thay đổi có chu kỳ của chỉ số khúc xạ hiệu dụng dọc theo hướng truyền sóng xuất hiện hồi tiếp ánh sáng do hiện tượng nhiễu xạ Bragg. Do vậy ngược với các laser FP thông thường thì hồi tiếp trong laser DFB không chỉ hạn chế tại bề mặt mà còn phân bổ dọc theo toàn hốc. Hồi tiếp chỉ xảy ra đối với bước sóng B thoả mãn điều kiện Bragg:
n B
2
A 2.2 m
với A: chu kỳ cách tử, m: số nguyên cho biết bậc của nhiễu xạ Bragg, n: chỉ số khúc xạ hiệu dụng của môi trường nếp gấp.
Hồi tiếp mạnh nhất chỉ xảy ra đối với nhiễu xạ Bragg bậc 1 (m=l). Vì vậy đối với laser DFB hoạt động tại bước sóng 1550 nm, thì (2.2) cho ta biết rằng A phải nhỏ bằng 230 nm (n=3,4). DFB cho thấy sự nổi bật về mật độ ổn định và tỷ lệ nén mode biên (SMSR).Hiện nay cấu trúc tốt nhất cho sự hoạt động đơn mode ổn định là laser DFB dịch một phần tư sóng, trong đó cách tử dịch được một khoảng n / 4 ở giữa hốc (cấu trúc như vậy cho giá trị SMSR điển hình khoảng 30dB).