흡수 회절격자를 가지는 복소결합 다중양자우물 DFB 레이저의 회절격자 구조의 최적화

Optimization of Grating Structures in Complex-Coupled MQW DFB Lasers with Absorptive Gratings

흡수 회절결자를 가지는 복소결합 다중양자우물 구조의 DFB 레이저가 작은 문턱이득, 좋은 변조 특성 그리고 작은 선폭계수를 보이며 또한 큰 제작 공차를 가지는 최적의 복소 회절격자 구조를 보였다. 이러한 구조를 찾기 위해 확장된 새로운 층 방법을 사용하여 복소 결합계수와 복소결합계수비를 계산하였으며 흡수 회절격자 층에서의 모달 손실을 포함하는 문턱이득을 직각사각형과 사다리꼴 회절격자에 대하여 계산하였다. 제안된 여러 구조에 대한 계산 결과의 비교를 통하여 작은 문턱이득과 큰 제작 공차를 얻기 위한 설계 지침을 얻었다. 제안된 여러 구조 중에서 이중 회절격자 층 방법을 이용한 구조중 흡수 회절격자가 윗층에 있는 구조가 복소 결합계수의 크기와 문턱이득에 대한 제작 공차가 가장 컸다. 복소결합계수비에 대한 제작 공차는 모든 구조에서 매우 큰 값을 가지고 있어 회절격자 설계시 중요한 고려 대상이 아님을 볼 수 있었다.

We present various optimal grating structures which give the low threshold gain, good modulation characteristics, small effective linewidth enhancement factor, and large fabrication tolerance in complex-coupled MQW DFB lasers with absorptive gratings. To obtain these, we calculate the complex coupling coefficients using the extended additional layer method and the threshold gain including the modal loss in the absorptive grating region for rectangular and trapezoidal gratings. Based on the comparison of the results for various possible absorptive grating structures, the design guidelines are presented to obtain the low threshold gain or large fabrication tolerance. Among the grating structures studied, the double grating structure consisting of the absorptive grating on the index grating has the largest fabrication tolerance for the threshold gain and the coupling strength. The fabrication tolerance for the coupling ratio is very large for all the grating structures studied.