Korean Journal of Optics and Photonics (한국광학회지)

Optical Society of Korea (한국광학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Power extraction efficiency and lasing wavelength distribution of complex-coupled DFB lasers for various facet reflectivity combinations and coupling coefficient ratios

양 단면 반사율 조합과 결합 계수 비에 따른 Complex-Coupled DFB 레이저 다이오드의 파워 추출 효율과 발진 파장 분포

  • 김상택 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ;
  • 김부균 (숭실대학교 정보통신전자공학부)
  • Published : 2004.04.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

We have calculated the power extraction efficiency and the lasing wavelength distribution of complex-coupled(CC) DFB lasers above threshold for various｜$\chi$L｜ and facet reflectivity combinations, and we have compared the results with those at threshold. Also, we have investigated the effect of coupling coefficient ratio(CR) and the reflectivity of AR facet on the power extraction efficiency and the lasing wavelength distribution. At threshold, the single mode yield as a function of power extraction efficiency of in-phase(IP) CC DFB lasers is the same as that of anti-phase(AP) CC DFB lasers. Above threshold, however, the single mode yield as a function of power extraction efficiency of IP CC DFB lasers is much larger than that of AP CC DFB lasers. For IP CC DFB lasers, AR-HR combination has high single mode yield and large power extraction efficiency compared to other facet combinations. IP CC DFB laser with AR-HR combination for ｜$\chi$L｜of 0.8 has the highest single mode yield and largest power extraction efficiency above threshold among the cases considered. For AR-HR combination, as CR increases and the reflectivity of AR facet decreases, both single mode yield and power extraction efficiency increase due to the reduction of the spatial hole burning effect. For AR-HR combination, the lasing wavelength of CC DFB laser has distributed over the stopband of DFB. As CR increases, the lasing wavelength concentrates on the long wavelength side for IP CC DFB laser, while on the short wavelength side for AP CC DFB laser. As ｜$\chi$L｜ increases, the width of the wavelength distribution decreases and the lasing wavelength moves to the long wavelength side.

문턱 전류 이상에서 complex-coupled(CC) DFB 레이저의 여러 가지 ｜$\chi$L｜과 양 단면 반사율 조합에 대하여 파워 추출 효율과 발진 파장 분포를 구하였고 문턱 전류에서의 결과와 비교하였다. 또한 결함 계수 비(CR)와 Ar 단면의 반사율이 파워 추출 효율과 발진 파장 분포에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 문턱 전류에서 in-phase(IP) CC DFB 레이저와 anti-phase(AP) CC DFB 레이저의 파워 추출 효율에 대하여 도시한 단일 모드 수율은 정확히 일치하였다. 그러나 문턱 전류 이상에서는 IP CC DFB 레이저의 파워 추출에 대하여 도시한 단일 모드 수율은 AP CC DFB 레이저보다 크게 나타났다. IP CC DFB 레이저의 경우 양 단면 반사율 조합이 AR-HR의 경우가 다른 반사율 조합에 비해 단일 모드 수율이 크고 또한 파워 추출 효율이 큼을 알 수 있었다. 본 논문에서 고려한 경우 중에서 ｜$\chi$L｜이 0.8이고 AR-HR인 경우가 문턱 전류 이상에서 단일 모드 수율과 파워 추출 효율이 가장 컸다. 양 단면 반사율 조합이 AR-HR인 경우 CR이 커질수록, AR단면의 반사율이 작아질수록 spatial hole burning 현상이 완화되어 단일 모드 수율과 파워 추출 효율이 커졌다. 양 단면 반사율 조합이 AR-HR인 경우 CC DFB 레이저의 발진 파장은 DFB 금지 대역 내에 넓게 분포하였다. CR이 증가할수록 IP CC DFB 레이저는 장파장 모드에, AP CC DFB 레이저는 단파장 모드에 발진 파장 분포가 증가하였다. ｜$\chi$L｜이 커질수록 발진 파장이 존재하는 파장 폭이 작아 지고 발진 파장 분포가 장파장 쪽으로 이동하였다.

Keywords

References

  1. IEEE J. Quantum Electron v.33 no.12 Fluctuations of the Laser Characteristics and the Effect of the Index-Coupling Component in the Gain-Coupled DFB Laser Nobuhiko Susa https://doi.org/10.1109/3.644108
  2. IEEE J. Quantum Electron v.27 no.6 Gain-Coupled DFB lasers verse index-coupled and phase-shifted DFB lasers: A comparison based in spatial hole burning corrected yield K.David;G.Morthier;P.Vankwikelberge;Roel G.Baets;T.Wolf;B.Borchert https://doi.org/10.1109/3.89938
  3. IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. v.3 no.2 Impact of Random Facet Phases on Modal Properties of Partly Gain-Coupled Distributed-Feedback Lasers J.Hong;K.W.Leong;T.Makino;J.Evans;X.Li;W.P.Huang https://doi.org/10.1109/2944.605707
  4. IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. v.6 no.1 Accuracy on Emitted Wavelengths in DFB Laser Arrays Resulting for the Longitudinal Mode Selection Mechanism A.Talneau;S.Slempkes;A.Ougazzaden https://doi.org/10.1109/2944.826888
  5. OECC 2002 v.11C3-4 High Power CW DFB Lasers and Modules for Externally Modulated WDM Sources M.Funabashi
  6. IEEE Photon. Technol. Lett. v.4 no.4 Highly Efficient Single Longitudinal-Mode Oscillation Capability of Gain-Coupled Distributed Feedbeak Semiconductor Laser-Advantage of Asymmetric Facet Coating Y.Nakano;Y.Uchida;K.Tada https://doi.org/10.1109/68.127196
  7. IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. v.1 Monolithic Integration of Multiwavelength Laser Array Associated with Asymmetric Sampled Grating Lasers S.W.Ryu;J.Kim
  8. IEEE Photon. Technol. Lett. v.7 no.12 Above-Threshold Analysis of Loss-Coupled DFB Lasers: Threshold Current and Power Efficiency S.K.C.Liew https://doi.org/10.1109/68.477262
  9. IEEE J. Quantum Electron v.33 no.1 Improvement of Single-Mode Gain Margin in Gain-Coupled DFB Lasers J.Chen;A.Champagne;R.Maciejko;T.Makino https://doi.org/10.1109/3.554873
  10. J. Lightwave Technol. v.15 no.7 Properties of Loss-Coupled Distributed Feedback Laser Arrays for Wavelength Division Mulitiplexing Systems S.Hansmann;K.Dahlhof;B.E.Kempf;R.Goble;E.Kuphal;B.Hubner;H.Burkhard;A.Krost;K.Schatke;D.Bimberg https://doi.org/10.1109/50.596965
  11. Microwave and Optical Technology Letters v.27 no.6 Systematic Comparisons of the Effects of the Linewidth Enhancement factor, the Confinement factor, the Internal loss and the Cavity length on the Above Threshold Characteristics of Quarter Wavelength Shifted DFB Lasers Hong Seok Lee;Hong Kuk Kim;Boo Gyoun Kim;Byoung Ho Lee https://doi.org/10.1002/1098-2760(20001220)27:6<396::AID-MOP9>3.0.CO;2-E
  12. IEEE J. Quantum Electron v.33 no.1 Improvement of Single-Mode Gain Margin in Gain-Coupled DFB Lasers J.Chen;A.Champagne;R.Maciejko;T.Makino https://doi.org/10.1109/3.554873
  13. IEEE Photon. Technol. Lett. v.2 no.3 Improved Performance of AR-Coated DFB Lasers by the Introduction of Gain Coupling G.Morthier;P.Vankwikelberge;K.David;R.Baets https://doi.org/10.1109/68.50879