Was ist das Prinzip des DBR-Lasers?

Prinzip des Distributed Bragg Reflector (DBR)-Lasers

Der Distributed Bragg Reflector (DBR)-Laser ist ein Halbleiterlasertyp, der hochkohärentes und monochromatisches Licht erzeugt. Er verwendet das Prinzip der verteilten Rückkopplung, um die spezifische Betriebswellenlänge durch den Einbau einer periodischen Struktur auszuwählen, die als Bragg-Reflektor fungiert.

DBR-Laserstruktur

Ein DBR-Laser besteht typischerweise aus drei Hauptteilen: dem aktiven Bereich, dem Bragg-Reflektorbereich und dem Phasenkontrollbereich. Im aktiven Bereich wird das Licht durch elektrisches oder optisches Pumpen erzeugt. Die Bragg-Reflektorbereiche befinden sich an den Enden des aktiven Bereichs und bestehen aus periodischen Variationen des Brechungsindex, wodurch ein wellenlängenselektiver Spiegel entsteht. Der Phasenkontrollbereich, der möglicherweise nicht in allen DBR-Lasern vorhanden ist, ermöglicht eine Feinabstimmung der Laserwellenlänge.

Funktionsweise eines DBR-Lasers

Das Funktionsprinzip des DBR-Lasers basiert auf der Wechselwirkung von Licht mit dem Bragg-Reflektor. Wenn Licht unterschiedlicher Wellenlängen durch den Reflektor läuft, wird nur das Licht stark reflektiert, dessen Wellenlänge der doppelten Periodizität des Bragg-Gitters entspricht. Die anderen Wellenlängen werden größtenteils durchgelassen oder nur schwach reflektiert. Somit fungiert das Bragg-Gitter als Filter, der es dem DBR-Laser ermöglicht, Licht mit einer bestimmten, vorgegebenen Wellenlänge zu erzeugen. Die hochreflektierenden Bragg-Gitter an jedem Ende der Laserkavität bilden den Resonator des Lasers, der die für die Lasertätigkeit erforderliche Rückkopplung liefert.

Vorteile des DBR-Lasers

• Präzise Wellenlängenauswahl: DBR-Laser können so konstruiert werden, dass sie Licht mit einer ganz bestimmten Wellenlänge emittieren, die durch die Periodizität des Bragg-Gitters bestimmt wird.
• Hohe spektrale Reinheit: Das Bragg-Gitter bietet eine hervorragende Wellenlängenselektivität, was zu einer schmalen Linienbreite des Ausgangs führt.
• Stabilität: DBR-Laser sind für ihre stabile Ausgangswellenlänge bekannt, selbst unter wechselnden äußeren Bedingungen wie Temperaturschwankungen.

Anwendungen von DBR-Lasern

DBR-Laser haben aufgrund ihrer stabilen und präzisen Wellenlängenausgabe ein breites Anwendungsspektrum. Sie werden in der Glasfaserkommunikation, der hochauflösenden Spektroskopie, in Sensoren und als Quellen für kohärentes Licht in verschiedenen Instrumenten eingesetzt.