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Choose Item	Clicking the words "Choose Item" opens a drop-down list containing all of the in-stock lasers around the desired center wavelength. The red icon next to the serial number then allows you to download L-I-V and spectral measurements for that serial-numbered device.

Features

• Center Wavelength: 1555 nm
• Output Power ≥100 mW
• Mode-Hop-Free Output Over Specified Current Range
• Single Mode or Polarization-Maintaining Fiber Pigtail
• Integrated Dual-Stage Optical Isolator Protects Laser from Back Reflections
• Typical Laser Linewidths of 50 kHz or 150 kHz
• 2.0 mm Narrow-Key FC/APC Connector

Applications

• Near Infrared Spectroscopy (NIRS)
• LIDAR
• Telecommunications
• General Sensing

Thorlabs' Distributed Feedback (DFB) Lasers in butterfly packaging are narrow-linewidth, single-frequency laser diodes that use a corrugated waveguide throughout the active region of the laser cavity (see SFL Guide tab). A DFB laser's periodic structure acts as a distributed reflector, providing optical feedback and wavelength selection for the diode. This allows these butterfly-packaged DFB lasers to achieve narrow linewidths with excellent side mode suppression ratios. These DFB lasers achieve output powers ≥100 mW with mode-hop-free tuning. They can be both current-tuned, for a fast response over a wide wavelength range, and temperature-tuned. Typical performance graphs and specifications can be viewed by clicking on the blue icon () in the table below.

While the center wavelength is listed for the laser diodes below, this is only a typical number. The center wavelength of a particular unit varies from production run to production run, so the diode you receive may not operate at the typical center wavelength. By clicking "Choose Item" below, a list will appear that contains the center wavelength, output power, and operating current of each in-stock unit. Clicking on the red Docs Icon () next to the serial number provides access to a PDF with serial-number-specific L-I-V and spectral characteristics.

These DFB lasers are housed in a compact 14-pin, type-1 butterfly package, enabling compatibility with any standard 14-pin laser diode mount (such as Item # LM14S2 or LM14TS). The butterfly package includes an integrated thermoelectric cooler (TEC), thermistor, monitor photodiode, and a single mode or polarization-maintaining output fiber with an FC/APC connector. Since DFB lasers are extremely sensitive to back reflections, the use of the angled FC/APC connector is needed. For additional protection from back reflections, each of these butterfly package DFB lasers includes an internal dual-stage optical isolator, providing 50 dB of typical isolation.

These DFB lasers are compatible with Thorlabs' line of laser diode drivers and temperature controllers. When operating these lasers in environments with more than 5 °C variation in temperature, we recommend using the LM14TS mount, which provides active control of the laser diode's case temperature to stabilize the laser's wavelength and output power.

Laser diodes are sensitive to electrostatic shock. Please take the proper precautions when handling the device, such as using an ESD wrist strap.

We recommend cleaning the fiber connector before each use if there is any chance that dust or other contaminants may have deposited on the surface. The laser intensity at the center of the fiber tip can be very high and may burn the tip of the fiber if contaminants are present. While the connectors on these pigtailed laser diodes are cleaned and capped before shipping, we cannot guarantee that they will remain free of contamination after it is removed from the package. We also recommend that the laser is turned off when connecting or disconnecting the device from other fibers.

Thorlabs has several options for 1550 nm single-frequency lasers: butterfly packaged external cavity, extended butterfly packaged, turnkey low-noise & ultra-low-noise (ULN) hybrid, pigtailed DFB, and TO Can DFB single-frequency lasers. The extended butterfly-packaged ULN lasers offer the narrowest linewidth (<250 Hz) at the expense of tuning range. The turnkey ULN offer similar specs in a complete system. Our external cavity single-frequency lasers offer the next lowest linewidth (50 kHz typ.) at 1550 nm, but have a lower output power and regions of multimode operation. The pigtailed and TO Can DFB single-frequency lasers offer additional packaging and continuous tuning ranges, but at much lower output powers. Thorlabs also offers turnkey benchtop and rack-mounted tunable lasers covering the C-Band and other common telecommunication wavelength ranges. See the SFL Guide tab for more information.

1550 nm Pigtailed DFB Butterfly Laser Diode Pin Diagram

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ECL、DFB、VHG安定化、DBRの単一周波数レーザ(SFL)

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図1:ECLは、利得チップの外側に回折格子があります。

レーザの多くの用途では、チューナブルな単一周波数動作が必要になります。単一周波数出力を得るための半導体レーザとしては現在、外部共振型(ECL)、分布帰還型(DFB)、体積型ホログラフィック回折格子型(VHG)、分布ブラッグ反射型(DBR)の主に4種類のレーザがあります。どれも回折格子を使用したフィードバックによって単一周波数を出力します。しかしそれぞれ回折格子のフィードバック構造が異なるので、出力や帯域幅、ならびにサイドモード抑圧比(SMSR)などの性能が異なります。下記では、4種類の単一周波数半導体レーザの主な違いについて述べています。

外部共振型レーザ
外部共振型レーザ(ECL)は、その構造により多くの標準的な自由空間半導体レーザに対応します。つまりECLは、内部の半導体レーザ利得素子に応じて様々な波長で使用できるということです。半導体レーザの出力光はレンズによってコリメートされ、回折格子に入射されます(図1参照)。回折格子はフィードバック(反射)を生じさせ、安定した出力波長を選択するために用いられます。適切な光学設計により外部共振器が単一縦型のレーザ光のみを選択するため、単一周波数で高いサイドモード抑圧比(SMSR＞45 dB)のレーザが出力されます。

ECLのメリットの1つとして、比較的長い共振器長が超狭線幅(数百MHz)をもたらすことがあげられます。また、様々な半導体レーザを組み込むことができるので、青色ならびに赤色波長において狭線幅の光を放出できる数少ない構造の1つとなっております。広いチューニングレンジ(＞100 nm)を得ることができますが、ECLの機械設計、ならびに半導体レーザの反射防止(AR)コーティングの質によってモードホップする傾向があります。

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図2：DFBレーザにはアクティブゲイン媒体の長さに沿って、ブラッグ反射鏡が形成されています。

分布帰還型レーザ
分布帰還型(DFB)レーザ(TO-Can型近赤外(NIR)域、TO-Can型ピグテール、バタフライ型パッケージ、2タブ型Cマウント付き中赤外(MIR)、Dマウント型およびHHLパッケージ型)は、半導体レーザ構造内に回折格子が組み込まれています(図2参照)。アクティブ領域と密結合する波形の周期構造がブラッグ反射鏡として働き、単一縦型のレーザ光モードを選択します。アクティブ領域がブラッグ周波数近くで十分な利得を得られれば、端面反射鏡は必要なく、代わりにブラッグ反射鏡が全ての光フィードバックならびにモード選択に用いられることになります。この「内蔵型」の光選択によってDFBレーザは、幅広い温度ならびに電流範囲で単一周波数動作を得ることができるのです。DFBレーザにはモード選択の補助や歩留り向上のためによく位相シフト部分がレーザ構造内に用いられています。

DFBのレーザ波長は、ブラッグ波長とほぼ等しくなっております。

ここで、λは波長、n_effは有効屈折率、Λは回折格子の周期です。レーザ波長は、有効屈折率を変えることによってチューニングができます。有効屈折率の変化はDFBレーザの温度ならびに駆動電流のチューニングによって得られます。

DFBレーザは、850 nmでは約2 nm、1550 nmでは約4 nm、中赤外域(4.00～11.00 µm)では少なくとも1 cm^-1の比較的狭いチューニングレンジとなります。しかし、このチューニングレンジにわたり単一周波数動作が得られています。つまりこれがモードホップ無しの連続したチューニングレンジであることを意味します。この特長により、DFBは光ファイバー通信やセンサなど、様々な用途で広く使用されています。DFBの共振器長は比較的短いため、線幅の典型値は数百MHz～10 MHzの範囲内となります。また、回折格子の構造とアクティブ領域が同じ領域にあるため、DFBの最大光出力は、ECLとDBRレーザに比べて低くなっております。

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図3:VHGレーザの体積型ホログラフィック回折格子は、アクティブゲイン媒体の外側にあります。

体積型ホログラフィック回折格子型安定化レーザ
体積型ホログラフィック回折格子型(VHG)安定化レーザもブラッグ反射鏡を使用しますが、この場合は、透過型回折格子は半導体レーザ出力の前に置かれます(図3参照)。この回折格子は半導体レーザの一部ではないため、半導体レーザからは熱的に分離することが可能で、デバイスの波長安定性が向上します。この回折格子は、通常は複数種類の屈折率の光学材料(通常はガラス)を周期的に積層する構成です。ブラッグの条件を満たす波長の光だけが反射してレーザ共振器に戻り、それにより非常に高い波長安定性を有するレーザになります。VHG安定化レーザは、高パワーにおいて、DFBレーザと同様の線幅で出力可能で、広い範囲の電流および温度にわたって波長がロックされます。

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図4:DBRレーザのブラッグ反射鏡はアクティブゲイン媒体の外側にあります。

分布反射型レーザ
分布反射型(DBR)レーザは、DFBレーザと同様、回折格子が内部に組み込まれています。しかしDFBレーザの回折格子はアクティブ(利得)領域に沿っているのに対し、DBRレーザの回折格子は、アクティブ領域の外側に位置しています(図4参照)。一般的にDBRレーザは典型的なDFBレーザにはない様々な領域を組み込むことが可能なので制御範囲とチューニングレンジがより広くなります。例えばマルチ電極DBRレーザには位相制御領域があり、回折格子周期や半導体レーザ駆動電流制御とは独立して、位相のみを制御することが可能です。この制御を共に使用することによってDBRレーザは幅広いチューニングレンジで単一周波数動作が可能となります。例えば高性能なサンプルグレーティングDBRレーザのチューニングレンジは最大30～40 nmになりえます。DFBレーザと異なりモードホップフリーではないため、入射ならびに温度を維持できるよう慎重な制御が必要です。

制御構造が複雑なマルチ電極DBRレーザに対し、構造をよりシンプルにしたDBRレーザは単電極のみで設計されています。単電極DBRレーザには、回折格子ならびに位相制御の複雑構造はありませんが、チューニングレンジはマルチ電極に比べて狭くなります。チューニングレンジはDFBレーザと同程度になり、駆動電流や温度によってモードホップも生じます。モードホップのデメリットはありますが、回折格子がデバイスの長さと同じでなければいけない制限はないため、DFBレーザと比べて光出力が大きいなどのメリットもあります。DBRならびにDFBのレーザの線幅は同程度です。当社では現在単電極DBRレーザのみをご提供しております。

超低ノイズハイブリッドレーザ
当社の超低ノイズ(ULN)ハイブリッドレーザは、SAF利得チップが通常より長さのあるファイバーブラッググレーティング(FBG)に結合されています。こちらのレーザは外部共振型(ECL)に似たレーザ共振器をファイバの長さに沿って作るよう設計されています。この共振器によりULNシリーズハイブリッドレーザの線幅は約100 Hzと非常に狭く、また相対強度ノイズも-165 dBc/Hz(典型値)と低くなります。ファイバーブラッググレーティング(FBG)の熱的分離を保つ構造を取り、そこで利得媒質から放出される光を部分的に反射させます。格子周期はFBGに熱(その結果かかる熱応力)を加えることで変動させることができます。利得媒質とFBGを独立に温度調整できる構成から、温利得媒質の温度を安定させながら、独立してレーザ出力波長を温度でチューニングします。レーザの構成が優れた低ノイズ性能を発揮するため、レーザ本体がノイズの制限要因になることはないでしょう。レーザの環境をモニタし、振動や音響振動などノイズに寄与する要因を制限し、レーザを低ノイズ電流源で駆動することが重要です。

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図5: 当社のハイブリッドレーザは、ファイバーブラッググレーティング(FBG)が利得媒質に結合しています。

結論
ECL、DFB、VHG、DBR半導体レーザは、設計されたチューニングレンジで単一周波数を発振します。ECLは、DFBやDBRレーザよりも幅広い波長の選択が可能となります。モードホップする傾向がありますが、3種類のうち1番狭い線幅(数百MHz)をもたらします。適切に設計された機器では、ECLによって超広帯域幅(＞100 nm)をもたらすことも可能です。

TDFBレーザは4種類のレーザの中で最も安定した単一周波数レーザです。DFBのレーザーチューニングレンジ(＜5 nm)内ではモードホップフリーの性能を発揮するため、単一周波数レーザとして最もご要望の多いレーザです。特有の連続グレーティングフィードバック構造のため、多くの場合光出力は低くなりますが、異なるタイプのパッケージとすることでより高いパワーを得ることもできます。

VHGレーザは、広い範囲の温度および電流にわたって、もっとも波長性能が安定しているため、DFBレーザの典型値よりも高いパワーが可能です。この安定性により組み込み用途(OEM用途)での使用にも適しています。

単電極DBRレーザもDFBレーザ(＜5 nm)に似た線幅とチューニングレンジですが、単電極DBRレーザはチューニング曲線で周期的なモードホップを発生します。

ハイブリッドレーザではノイズが非常に低い信号を得ることができます。この利点を利用するためには、振動ならびに音響振動など不要なノイズ源からレーザを隔離し、低ノイズ電流源で駆動することが必要です。

Video Insights(How-to動画集):ピグテール付きバタフライパッケージ型半導体レーザのセットアップ

バタフライパッケージ型の半導体レーザは、TECコントローラと電流コントローラ付きのマウントに取り付けることにより、コンパクトなパッケージで精密な制御が可能となります。このマウントにより、レーザの取り扱いはより簡単で安全になりますが、レーザをマウントに取り付ける際には様々な注意が必要です。こちらの動画では半導体レーザの取り付けや設定に関するガイドとなっています。始めに様々な関連部品について説明し、温度制御、最大電流リミット設定など、レーザ操作に必要な手順をご紹介します。