芯耀
2008
“散斑”又稱“激光散斑”。散斑現(xiàn)象普遍存在于光學(xué)成像的過程中，由于激光的高度相干性，激光散斑的現(xiàn)象就更加明顯。激光散斑則是激光自散射體的表面漫反射或通過一個(gè)透明散射體(例如毛玻璃)時(shí)，在散射表面或附近的光場(chǎng)中可以觀察到一種無(wú)規(guī)分布的亮暗斑點(diǎn)，因?yàn)榧す庖高^投影鏡頭，所以散斑的現(xiàn)象才會(huì)出現(xiàn)。
? 一般來說，激光器的光譜寬度（半高寬）需要大于 1 nm 才能顯著降低散斑。
? 對(duì)于更高要求的顯影應(yīng)用（如高分辨率投影或激光電視），光譜寬度可能需要達(dá)到 2-5 nm 或更大，以進(jìn)一步減弱散斑效應(yīng)。
為了達(dá)到所需的光譜寬度，可以采用以下技術(shù)：
多模激光器：通過多縱模工作，增加光譜寬度。
光譜展寬技術(shù)：如使用外部調(diào)制器或非線性光學(xué)元件。
波長(zhǎng)復(fù)用：結(jié)合多個(gè)不同波長(zhǎng)的激光器，等效增加光譜寬度。
?2.?分布式反饋（DFB）與分布式布拉格反射（DBR）結(jié)構(gòu)優(yōu)化
?原理：傳統(tǒng)DFB/DBR激光器通過光柵實(shí)現(xiàn)單模輸出，但通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)可支持多波長(zhǎng)振蕩。
?結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)：
–多段DBR調(diào)諧：將DBR分為多段，通過獨(dú)立電流注入不同段，實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)調(diào)諧（等效展寬光譜）。
–啁啾光柵設(shè)計(jì)：在光柵中引入周期漸變（啁啾），打破單一波長(zhǎng)反饋，支持多模振蕩。
–隨機(jī)光柵結(jié)構(gòu)：使用非周期性光柵散射光場(chǎng)，降低相干性。
?效果：光譜寬度可擴(kuò)展至?1-3 nm，同時(shí)保持高邊模抑制比。
?3.?量子點(diǎn)與量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
?原理：利用量子點(diǎn)（QD）或?qū)捲鲆媪孔于澹≦W）材料的固有寬光譜特性。
?結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)：
–量子點(diǎn)增益層：量子點(diǎn)的非均勻尺寸分布（尺寸漲落）可提供更寬的增益譜（覆蓋?50-100 nm）。
–多層量子阱：堆疊不同組分的量子阱（如InGaN/GaN多阱），組合不同發(fā)射波長(zhǎng)。
?效果：量子點(diǎn)激光器光譜寬度可達(dá)?5-10 nm，但需要復(fù)雜的材料生長(zhǎng)工藝。
?4.?非均勻電流注入與熱管理
?原理：通過芯片內(nèi)部電流或溫度分布的非均勻性，導(dǎo)致局部增益或波長(zhǎng)偏移。
?結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)：
–分段電極設(shè)計(jì)：將電極分為多段，獨(dú)立控制電流分布，激發(fā)不同區(qū)域的波長(zhǎng)。
–集成微型加熱器：在芯片上集成微型熱元件，產(chǎn)生局部溫度梯度，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)諧。
?效果：光譜寬度可展寬至?1-2 nm，但需平衡熱效應(yīng)帶來的功率損耗。
?5.表面等離激元（SPP）耦合結(jié)構(gòu)
?原理：利用表面等離激元的寬譜特性，通過金屬-介質(zhì)波導(dǎo)耦合展寬光譜。
?結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)：
–金屬光柵集成：在激光器波導(dǎo)表面集成金屬光柵，激發(fā)SPP模式并耦合到自由空間。
–混合波導(dǎo)設(shè)計(jì)：結(jié)合介質(zhì)波導(dǎo)與SPP模式，增強(qiáng)模式競(jìng)爭(zhēng)和非線性效應(yīng)。
?效果：光譜展寬至?2-5 nm，但可能引入額外損耗。
?6.多模干涉（MMI）結(jié)構(gòu)
?原理：利用多模干涉區(qū)的模式耦合效應(yīng)，破壞單模振蕩。
?結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)：
–寬波導(dǎo)設(shè)計(jì)：在激光腔中插入寬波導(dǎo)段，支持多橫模振蕩。
–MMI耦合器：通過多模干涉耦合器反饋光場(chǎng)，增加模式競(jìng)爭(zhēng)。
?效果：光譜寬度增加至?0.5-1.5 nm，適用于集成光子芯片。
?7.光子晶體結(jié)構(gòu)調(diào)控
?原理：利用光子晶體的帶隙特性調(diào)控光場(chǎng)分布，支持多波長(zhǎng)振蕩。
?結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)：
–缺陷態(tài)設(shè)計(jì)：在光子晶體中引入多個(gè)缺陷態(tài)，對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)。
–梯度光子晶體：漸變晶格常數(shù)，實(shí)現(xiàn)寬譜反饋。
?效果：光譜寬度可達(dá)?3-5 nm，但對(duì)工藝精度要求極高。
同一個(gè)芯片上改變Emitter的Eg寬度，發(fā)射出4種不同波長(zhǎng)的光。
