Abstract
Effects of the random fluctuation in grating half-period have been studied by an effective index transfer matrix method in DFB lasers. The laser facets are assumed to be perfectly antireflection coated, and the period fluctuation is modeled as a Gaussian random variable. The random fluctuation breaks spectral symmetry in both uniform-grating and quarter-wavelength -shifted(QWS) DFB lasers, and decreases the effective coupling coefficient. This leads to increased average mirror loss of ${\pm}$1 modes and reduced stopband width in uniform grating DFB lasers, and degradation in the wavelength accuracy and the single mode stability in QWS-DFB lasers. Threshold gain difference decreases with increasing period fluctuation irrespective of grating coupling coefficient in QWS-DFB lasers, while spatial hole-burning effect is exacerbated or alleviated when the normalized coupling coefficient is lower and higher than 1.5, respectively.
회절격자 주기의 랜덤 변이가 DFB 레이저의 특성에 미치는 영향을 유효 굴절률 전달 매트릭스 방법을 이용하여 해석하였다. 레이저의 양 거울면은 완전 무반사 처리되었다고 가정하였으며, 회절격자 주기의 변이는 Gaussian 랜덤 변수로 표현하였다. 회절격자 주기의 랜덤 변이는 균일 회절격자 DFB 레이저와 QWS-DFB 레이저 스펙트럼의 대칭성을 깨뜨리고 유효 결합계수를 감소시킨다. 이에 따라 균일 회절격자 DFB 레이저에서는 ${\pm}$1모드 거울면 손실의 평균값이 증가하고 금지 대역폭이 감소하며, QWS-DFB 레이저에서는 단일모드 안정성과 파장 정확도가 저하된다. QWS-DFB 레이저의 거울면 손실 차이는 결합계수에 관계없이 회절격자 주기의 랜덤 변이가 카짐에 따라 감소하고, spatial hole-burning 효과는 정규화된 결합계수가 1.5보다 클 때에는 주는 데 반하여 작을 때에는 커진다.