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DFB激光器有哪些显著的应用领域?

时间:2021-05-17 15:55:16 来源:光通讯纵横

DFB,Distributed Feedback Laser,即分布式反馈激光器。DFB激光器主要以半导体材料为介质,包括锑化镓(GaSb)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。DFB激光器具有非常好的单色性(即光谱纯度),它的线宽普遍可以做到1MHz以内,以及具有非常高的边模抑制比(SMSR),可高达40-50dB以上。

DFB的芯片分为P极和N极,当注入p-n结的电流较低时,只有自发辐射产生,随电流值的增大增益也增大,达阈值电流时,p-n结产生激光。

一、做DFB激光器芯片的厂商有哪些

当前,DFB激光器芯片技术基本上由德国、美国、日本等发达国家掌握,比如德国Nanoplus、Sacher、Eagleyard、Toptica公司,美国Thorlabs、EM4、Power Technology、Sarnoff公司,日本NTT、Oclaro等公司。厂商非常多,但能够实现商业化生产的厂家并不多,主要有Nanoplus、Eagleyard、NTT、Thorlabs等几家公司。

国内还没有成熟的DFB芯片生产技术,由于成品率低基本上没有形成商业化,国内生产的DFB激光器主要是基于对国外芯片的封装生产,主要表现为对通讯波段的生产和应用。

国内做DFB出售的产商有四川纤联科技有限公司、 武汉东隆科技有限公司、 天津峻烽科技有限公司、 东莞市蓝宇激光有限公司、 四川梓冠光电科技有限公司、 四川伏托尼科技有限公司等从事相关DFB产品的研发与销售。

而仕佳光子2018年宣布DFB激光器芯片已经研制成功,并达到月产能可达200万枚以上。

二、DFB激光器的发展方向

由于DFB激光器功率普遍较低,高功率能够实现长距离、多路等更广泛的应用。

故DFB激光器将朝更宽的谐调范围和更窄的线宽的方向发展。在一个DFB激光器集成两个独立的光栅,实现更宽的波长谐调范围,比如达到100nm谐调范围,以及更窄的光谱线宽,最终用一个DFB激光器实现检测多种气体的功能;更长的中心波长,从750nm到3500nm,并逐渐往4000nm甚至更高的中心波长发展;更高的功率。

三、DFB之应用

(一)应用之案例

1、用于发电站· 严格监控各气体的成分比率:H2O, O2, CO, CO2, NH3, NO2等;

· 实现更快更有效的燃烧;

· 减少污染物的排放,减小能耗。

2.用于过程控制

· 监测HCl 的浓度,优化PVC材料的生产;

· 监测燃烧室中 O2, CO, CO2 的浓度,控制钢铁的熔炼过程。

3.用于管道检测

天然气管道成分、泄漏检测。

4.用于太空研究

比如用于NASA实验室,俄罗斯航天局等。

(二)分行业(领域)之应用

1、光纤通讯

毫无疑问,通讯是DFB的主要应用,如1310nm,1550nm DFB激光器的应用,这里主要介绍非通讯波段DFB激光器的应用。

2、可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)

● 过程控制 (HCl, O2 …)

●火灾预警 (CO/CO2 ratio)

● 成分检测 (moisture in natural gas)

●医疗应用 (blood sugar, breath gas, helicobacter)

● 大气测量 (isotope composition of H2O, O2, CO)

● 泄漏检查 (Methane)

● 安全 (H2S, HF)

●环境测量 (Ozone, Methane)

● 科研 (Mars and space missions)

3、原子光谱学应用

●原子钟 (GALILEO, chip scale atomic clock)

● 磁力计 (SERF)

● ...

4、新兴市场

● 精密测量 (Ellipsometry, 3D vision)

● 夜视仪

● 同位素监测 (distinction of 235UHF / 238UHF)

● …

下表是DFB一些主要波长在激光气体分析、原子钟应用、Nd:YAG激光器种子源等领域上的应用:

DFB激光器有哪些显著的应用领域?


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