Techniklexikon

DFB

Laserphysik und -technik, Distributed Feedback, räumlich verteilte Rückkopplung, Laserprinzip, bei dem die optische Rückkopplung nicht ausschliesslich an den Spiegeln des Laserresonators stattfindet, sondern durch eine räumlich periodische Struktur oder Interferenzverteilung des Lichtes im Lasermedium erreicht wird; dadurch wird eine verbesserte longitudinale Modenselektion bewirkt. Das Prinzip wird bei Diodenlasern (DFB-Diodenlaser) und bei Farbstofflasern (DFB-Farbstofflaser) angewandt, bei denen der Einmodenbetrieb wichtig ist.

Die unerwünschten transversalen Moden können durch eine exakte Justage der Spiegel meist eliminiert werden, aber die longitudinalen Moden des Resonators, die alle annähernd dieselben Beugungsverluste an den Spiegeln erfahren, lassen sich durch Justage nicht auf eine einzelne Mode reduzieren, so dass ohne zusätzliche Modenselektion der Laser auf vielen longitudinalen Moden gleichzeitig schwingt. Das Prinzip des DFB basiert auf dem Bragg-Effekt (Braggsches Reflexionsgesetz), der die Wechselwirkung von elektromagnetischer Strahlung mit räumlich periodischen Strukturen beschreibt. Bei DFB-Diodenlasern ist je nach Typ entweder die Grenzfläche zwischen aktiver Zone und n-Schicht als periodisches Gitter ausgeführt, oder ein optischer Wellenleiter, der die Diode durchzieht, ist über eine gewisse Strecke hinweg periodisch strukturiert (Variation der Brechzahl oder des Wellenleiterquerschnitts). Der Bragg-Effekt bewirkt, dass bei der Beugung an den periodischen Strukturen nur solche Wellenlängen eine Verstärkung im Lasermedium erfahren, die die Bragg-Bedingung erfüllen. Beim DFB-Farbstofflaser werden zwei kohärente Pumpstrahlen in der Farbstoffzelle überlagert, und die Periodenlänge der so entstandenen Interferenzstreifenmuster bestimmt dann die Wellenlänge der Farbstofflaser-Emission.

Dewar-Gefäss: Schematische Darstellung.