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DBR(Distributed Bragg Reflector : 分布反射型)レーザのシミュレーション

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08 Nov 2021

PICWave は、レーザ ダイオードと SOA(Semiconductor Optical Amplifier:半導体光増幅器)の正確なシミュレーションと完全な PIC (Photonic Integrated Circuitフォトニック集積回路) をシミュレートする機能を組み合わせた、独自のアプリケーションソフトウェアです

レーザシミュレーション

PICWave には、ファブリペロー レーザ、ハイブリッド シリコン レーザ、DFB (Distributed Feedback:分布帰還型)レーザ、DBR( Distributed Bragg Reflector :分布反射型)レーザなど、さまざまなタイプのレーザ ダイオードのシミュレーション用の詳細なアクティブ モデルをご用意しています。また、増幅器、変調器、および光検出器をモデル化することもできます。

SG-DBR(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector:SG分布反射型)レーザのシミュレーション

回折格子のシミュレーション

回折格子は利得増幅の為にレーザ光を反射します。PICWaveを使用して、回折格子からの反射スペクトルを確認することができます。

上記の PICWave モデルは、前面と背面の回折格子を同時にシミュレートしていることを示しています。 結果は下図に示します。計算時間はわずか数秒です。

SG-DBR(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector)SG分布反射型レーザのシミュレーション

上記の PICWave モデルには前面と背面の回折格子、および中央のゲイン セクションとフェーズ セクションからなるDBRレーザの4つの部分が含まれています。

すべてのセクションに電流が供給されます (黄色の「I」記号)。 ただし、このシミュレーションでは、前面格子 (左側) のみに、20ns で 2mA から 20mA まで直線的に増加する可変電流を与えています。これにより前面側の格子の屈折率が変化し、結果として反射波長を変化させています。

PICWave は、出力スペクトルと時間の関係を約1分で計算します。下図のグラフがその結果です。

このレーザには重要なモード ホッピングがあることが容易にわかります。異なる回折格子間で約8nm高くなっています。また、このモード ホッピングによって出力電力がどのように変化するかを下図に示します。

一方、両方の回折格子の電流と位相セクションを変化させて、レーザ全体の屈折率が均一に変化するようにすると、すべてのモード ホッピングを取り除き、波長可変レーザの波長を連続的に変化させることができます。

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