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Micron Document

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<title>Distributed Feedback Laser</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Distributed Feedback Laser</span></h1>

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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p><span lang="en"><b>Distributed feedback laser</b></span> (<a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a>, dt. <i>Laser mit verteilter Rückkopplung</i>), im Deutschen meist nur <i>DFB-Laser</i> genannt, sind <a href="Laserdiode" title="Laserdiode">Laserdioden</a>, in denen das aktive Material periodisch strukturiert ist. Die Strukturen wechselnden <a href="Brechungsindex" title="Brechungsindex">Brechungsindexes</a> bilden ein eindimensionales Interferenzgitter bzw. einen <a href="Interferenzfilter" title="Interferenzfilter">Interferenzfilter</a> (<a href="Bragg-Spiegel" title="Bragg-Spiegel">Bragg-Spiegel</a>). Die <a href="Interferenz_(Physik)" title="Interferenz (Physik)">Interferenz</a> führt zu <a href="Wellenl%C3%A4nge" title="Wellenlänge">wellenlängenselektiver</a> <a href="Reflexion_(Physik)" title="Reflexion (Physik)">Reflexion</a> und bildet die optische <a href="R%C3%BCckkopplung" title="Rückkopplung">Rückkopplung</a> des <a href="Laser" title="Laser">Lasers</a>. Bragg-Spiegel (DBR-Laser) sind eng mit den DFB-Lasern verwandt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Eigenschaften">Eigenschaften</h2></div>

<p>DFB- und DBR-Laserdioden verfügen über eine tiefere Schwellenstromgrenze und eine bessere Strahlqualität als konventionelle, nach dem Prinzip des <a href="Fabry-P%C3%A9rot-Laser" title="Fabry-Pérot-Laser">Fabry-Pérot-Lasers</a> arbeitende Laserdioden, deren Endflächen wie ein <a href="Fabry-P%C3%A9rot-Interferometer" title="Fabry-Pérot-Interferometer">Fabry-Pérot-Interferometer</a> wirken. So werden die beim Fabry-Perot-Laser entstehenden Nebenmoden, welche bei der <a href="Glasfaserkabel" class="mw-redirect" title="Glasfaserkabel">Glasfaserkabel</a>-Übertragung zu <a href="Lichtwellenleiter#Dispersion" title="Lichtwellenleiter">Dispersionseffekten</a> führen, minimiert.

</p><p>Während konventionelle Laserdioden auf mehreren longitudinalen Moden schwingen, arbeiten DFB- und DBR-Laser auf nur einer longitudinalen Mode.

</p><p>Die spektrale Bandbreite der DFB- und DBR-Laser ist sehr gering. Die Abweichungen von der eingestellten Wellenlänge sind kleiner als 10<sup>−7</sup>. Bei einer Wellenlänge von 2 µm, entsprechend einer Frequenz von ca. 150 <a href="Vors%C3%A4tze_f%C3%BCr_Ma%C3%9Feinheiten" title="Vorsätze für Maßeinheiten">T</a>Hz, betragen sie ca. 0,2 pm (0,0002 nm), entsprechend 15 MHz. Werte von 2 MHz sind im Labor erreichbar (Zum Vergleich: bei konventionellen Laserdioden beträgt die spektrale Bandbreite ca. 1 bis 4 nm).

</p><p>DFB- und DBR-Laserdioden stellen eine preiswerte Alternative zu Wellenlängenselektionsverfahren außerhalb des Laserkristalls (<i><span lang="en">external cavity diode laser</span></i>, ECDL) dar, erreichen jedoch nicht deren noch höhere Stabilität (kleiner 1 MHz). Frequenzstabilisierte DFB-Laser gibt es mittlerweile auch im Wellenlängenbereich des <a href="Infrarot" class="mw-redirect" title="Infrarot">Infrarot</a>.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Während bei DFB-<a href="Laserdiode" title="Laserdiode">Laserdioden</a> die Bragg-Struktur in der aktiven Zone (der Verstärkungszone) liegt, ist sie beim DBR-Laser außerhalb der aktiven Zone, jedoch in einem mit auf dem <a href="Integrierter_Schaltkreis" title="Integrierter Schaltkreis">Chip</a> integrierten Wellenleiter angeordnet. Beide Prinzipien können auch bei <a href="Faserlaser" title="Faserlaser">Faserlasern</a> angewendet werden.

</p><p>Sowohl DFB- als auch DBR-Laser lassen sich durch Temperatur- und Stromänderung verstimmen. Das erfordert einerseits für hohe Wellenlängenstabilität eine exakte Thermostatierung, ermöglicht jedoch andererseits eine Veränderung bzw. Einstellung der Wellenlänge innerhalb eines großen Bereiches. Zur Temperaturregelung bei gleichzeitiger Wärmeableitung werden <a href="Peltier-Element" title="Peltier-Element">thermoelektrische</a> Kühler verwendet, die – bei <a href="Umpolung" title="Umpolung">Umpolung</a> – auch heizen können.

</p><p>DFB- und DBR-Laser werden auf Grund ihrer Genauigkeit in DWDM-Systemen (von engl. <span lang="en">dense wavelength division <a href="Multiplexverfahren" title="Multiplexverfahren">multiplex</a></span>), zur genauen Längenmessung, in der optischen Spektroskopie (<a href="Raman-Spektroskopie" title="Raman-Spektroskopie">Raman-Spektroskopie</a>), zum Nachweis von <a href="Spurengas" class="mw-redirect" title="Spurengas">Spurengasen</a> (Anregung von Atom- und Molekülresonanzen) und zum Testen/Ausmessen von Glasfasern eingesetzt.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Da der Brechungsindex des Halbleitermaterials abhängig von der <a href="Elektronendichte" title="Elektronendichte">Elektronendichte</a> ist, kann die Wellenlänge bei DBR-Lasern auch durch einen Strom durch die Bragg-Zone verändert werden. Diese Art der Wellenlängensteuerung ist wesentlich schneller als die Temperaturbeeinflussung. Da bei DFB-Laser die Bragg-Zone und die Verstärkungszone vom gleichen Strom durchflossen werden, verursacht dessen Modulation gleichzeitig eine Modulation der Amplitude und der Wellenlänge bzw. Frequenz. Diese schnelle Wellenlängenänderung wird Laser-Chirp genannt.

</p><p>Für die Datenübertragung über längere Strecken verursacht eine Wellenlängenmodulation <a href="Dispersion_(Physik)" title="Dispersion (Physik)">Dispersion</a>. Deshalb werden für höhere Übertragungsgeschwindigkeiten > 1 Gbps die DFB-Laser meistens mit konstantem Strom betrieben und das optische Signal erst einem nachgeschalteten Modulator moduliert. Für die <a href="Amplitudenmodulation" title="Amplitudenmodulation">Amplitudenmodulation</a> können dafür Elektro-Absorptions (EA) Modulatoren verwendet werden, die bereits auf dem DFB-Chip integriert sind. Diese Kombinationen werden dann EADFB-Laser genannt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://photodigm.com/difference-between-dbr-and-dfb-lasers/">Vergleich von DBR- und DFB Lasern (engl.)</a> (Fa. Photodigm, Inc.)*</li>

/* start https://de.wikipedia.org/ */

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/* end https://de.wikipedia.org/ */

</style><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20120824224405/http://www.toptica.com/uploads/media/toptica_BR_SC_TDL.pdf">Vergleich und Skizzen zu DFB, DBR, ECDL (engl.)</a> (<span class="webarchiv-memento"><a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a></span> vom 24. August 2012 im <i><a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a></i>) (Fa. Toptica Photonics; PDF-Datei; 1,7 MB)</li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.nanoplus.com/">DFB-Laser in einem Wellenlängenbereich von 760 nm bis 6000 nm.</a> (Fa. nanoplus Nanosystems and Technologies GmbH)</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external free" href="http://www.mdpi.com/1424-8220/10/4/2492/">http://www.mdpi.com/1424-8220/10/4/2492/</a> (public reading: DFB Lasers Between 760 nm and 16 µm for Sensing Applications.)</span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external free" href="http://www.hanel-photonics.com/laser_diode_market_DFB_DBR.html">http://www.hanel-photonics.com/laser_diode_market_DFB_DBR.html</a> (Übersicht der verfügbaren DBR- und DFB-Laser)</span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20150402101438/http://www.eagleyard.com/en/products/dfb-dbr-laser/">Beispiele von DFB- und DBR-Lasern</a> (<span class="webarchiv-memento"><a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a></span> des <style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r250917974">

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</style><span class="dewiki-iconexternal"><a class="external text" href="https://redirecter.toolforge.org/?url=http%3A%2F%2Fwww.eagleyard.com%2Fen%2Fproducts%2Fdfb-dbr-laser%2F">Originals</a></span> vom 2. April 2015 im <i><a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a></i>) <small class="archiv-bot"><span class="wp_boppel noviewer" aria-hidden="true" role="presentation"><span typeof="mw:File"><span title="i"></span></span></span> <b>Info:</b> Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.</small><span style="display:none"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://IABotmemento.invalid/http://www.eagleyard.com/en/products/dfb-dbr-laser/">@1</a></span><span style="display:none"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.eagleyard.com/en/products/dfb-dbr-laser/">@2</a></span><span style="display:none">Vorlage:Webachiv/IABot/www.eagleyard.com</span> (Fa. Eagleyard, Ausgründung des <a href="Ferdinand-Braun-Institut_f%C3%BCr_H%C3%B6chstfrequenztechnik" class="mw-redirect" title="Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik">Ferdinand-Braun-Institutes</a> Berlin)</span>

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