常见的激光器压窄线宽的方法

接上回，分析了半导体激光器的线宽来源以及窄线宽激光器的应用后，这篇主要描述一些常见的压窄线宽的方法。减小损耗和提高功率是相辉映的，根据公式来看对线宽有压窄效果。增大光子寿命可以提高相干时间，也可以压窄线宽。下面主要对以下五种方式作解释。

一、外腔

如上图所示，利用硅基的外腔来压窄线宽，最近用这样的方法还是挺多的，因为混合集成的工艺被越来越广泛的用到。用硅基的外腔来做有两个好处：一是硅基外腔损耗小；二是外腔用来增加腔长；这两个特点都可以用来压窄线宽。

二、增加腔长

增加腔长分为增加物理腔长和增加有效腔长；增加腔长有缺点，不能无限增加，因为腔长太长会使纵模间隔太近对滤波器要求变高。

物理腔长就是增加腔内波导的长度，例如下面这个（埃因霍温理工做的），物理腔长增大，通过两个由MMI以及波导构成的环来滤波以及游标效应扩大调谐范围，上面还有一个非对称的MZI滤波。

有效腔长一般是通过高Q值的环来实现的，通过控制环与直波导的耦合系数可以控制有效腔长，上面第一部分外腔的那张图就是增加了有效腔长。

三、自注入

自注入是指激光从激光器输出后，经过外腔反射再次注入谐振腔中进行进一步的受激辐射，腔内载流子发生改变，导致其他模式的增益减少，反馈模式的增益变大，反馈模式的强度增益大大提高，抑制了其他模式。它与第一部分外腔的区别是，第一部分外腔是谐振腔的一部分，二这里的外腔不是。

例如上面这个，这里由于外腔反馈也会产生一些谐振峰，所以又用到两个环产生的游标效应来抑制这些谐振峰。

四、负反馈

不需要高Q的腔，只需要一个filter。这种方法，工作点必须在其filter反射谱的上升沿，如上图b所示。负反馈的形成如最右边的图，如果频率上升，则反射率上升，DFB腔内光子浓度增加，DFB腔内载流子浓度下降，由于plasma效应折射率上升，则出射频率下降。

五、互注入锁定

整个系统由两个不带隔离器的DFB, 一个光衰减器，两个1*2的功分器，两个光隔离器组成。其中两个激光器之间的光纤链路时延为10ns。耦合效率通过光衰减器调节，在端口1和2测量频率噪声。

固定其中一个激光器电流，调节另一激光器电流以及耦合强度，来找到MIL模式。