激光二極管(Laser Diode, LD)依波長(zhǎng)及應(yīng)用大致分為短波長(zhǎng)LD與長(zhǎng)波長(zhǎng)LD兩大類,短波長(zhǎng)LD之波長(zhǎng)范圍約90nm~950nm,主要使用于光儲(chǔ)存、光輸出、指示器及顯示應(yīng)用;而長(zhǎng)波長(zhǎng)LD之波長(zhǎng)范圍約980nm~1550 nm,主要用于光纖通訊。
依發(fā)光源位置分類,LD產(chǎn)品可分為邊射型激光(Edge Emitting Laser, EEL),如Fabry-Perot(F-P)激光、分散回饋激光(Distributed Feedback Laser, DFB)等;及垂直共振腔面射型(Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diode, VCSEL)兩大類。EEL光源是由晶粒側(cè)面發(fā)出,為橢圓型光束,目前長(zhǎng)距離通訊及儲(chǔ)存產(chǎn)品多以EEL為主;而VCSEL發(fā)光源則是由晶粒表面發(fā)出,為圓形光束,近來發(fā)展迅速,目前短波長(zhǎng)850nm VCSEL產(chǎn)品已經(jīng)商品化,并應(yīng)用于短距離資料傳輸上,而長(zhǎng)波長(zhǎng)之1310nm、1550nm、1600nm VCSEL則持續(xù)發(fā)展中。
其中,F(xiàn)abry-Perot(F-P)激光是利用二極管工作帶(Active Layer)的兩側(cè),限制光訊號(hào)只能在工作帶內(nèi)部共振,并產(chǎn)生多種波長(zhǎng),波長(zhǎng)的分布是以中心共振最強(qiáng),其余的波長(zhǎng)則漸弱地分布于中心波長(zhǎng)兩側(cè)。由于此種激光屬于多模態(tài)(波長(zhǎng))的激光光,在光纖中傳輸會(huì)有色散效應(yīng),限制了傳輸?shù)乃俾始熬嚯x,因此只適用于短距離的低速傳輸(如用戶回路的FTTC,F(xiàn)iber-To-The-Curb)。不過由于F-P激光構(gòu)造較簡(jiǎn)單、制程成本較低,目前為最廣泛應(yīng)用的一種發(fā)送器。分散回饋型激光(DFB)克服了F-P激光的缺失與限制,是在工作帶下利用加裝布拉格光柵(Bragg Grating)來選擇特定的波長(zhǎng)產(chǎn)生回饋,以控制激光共振腔只允許單一波長(zhǎng)產(chǎn)生共振,使其無色散現(xiàn)象。DFB因具有極佳的光電特性,適用于長(zhǎng)途(>100公里)、高速(>Gbps)通訊傳輸之處。
垂直共振腔面射型激光(VCSEL)與其他激光二極管最大的不同是共振腔為垂直而非水平,使得光源由腔底反射,造成光源是從頂端射出。由于產(chǎn)品內(nèi)部也設(shè)有布拉格光柵(Bragg Grating),可控制輸出波長(zhǎng)的頻譜寬度,故其與DFB同樣較無色散之現(xiàn)象。此外,VCSEL與EEL產(chǎn)品相較,因具有低臨界電流、單模式操作、低光束分歧及可有效耦合單模態(tài)光纖、制程較容易且壽命較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),因此被視為未來甚具發(fā)展?jié)摿χa(chǎn)品,目前亦已吸引眾多廠商投入,如HP(即Agilent)、Honeywell、AMP等已經(jīng)推出采用850nm VCSEL設(shè)計(jì)的光纖收發(fā)器。國際VCSEL晶片之提供者包含:Honeywell、EPI、Infineon等;用VCSEL設(shè)計(jì)的光收發(fā)模組之廠家則有Agilent、AMP、Honeywell等。目前由于VCSEL多為850nm及980nm波長(zhǎng)產(chǎn)品,僅適用在短范圍的光纖傳輸,未來如開發(fā)1300nm以上之長(zhǎng)波長(zhǎng)產(chǎn)品,傳輸距離變長(zhǎng),市場(chǎng)范圍則將變大。