目前可調(diào)諧激光器可以分為很多類，如果從可調(diào)范圍來講，可分為窄范圍可調(diào)激光器和寬范圍可調(diào)激光器，窄范圍可調(diào)激光器在幾百GHz范圍內(nèi)可調(diào)，而寬范圍可調(diào)激光器在整個(gè)C波段可調(diào)。如果按照激光器不同結(jié)構(gòu)來劃分的話，可分為分布反饋（DFB）激光器、分布布拉格反射（DBR）激光器、采樣光柵DBR（SG-DBR）激光器、外腔激光器（ECL）和垂直腔表面發(fā)射激光器（VCSEL）等等；如果從實(shí)現(xiàn)技術(shù)上看主要分為：電流控制技術(shù)、溫度控制技術(shù)和機(jī)械控制技術(shù)等類型。其中電控技術(shù)是通過改變注入電流實(shí)現(xiàn)波長的調(diào)諧，具有ns級(jí)調(diào)諧速度，較寬的調(diào)諧范圍，但輸出功率較小，基于電控技術(shù)的主要有SG-DBR（采樣光柵DBR）和GCSR（輔助光柵定向耦合背向取樣反射）激光器。溫控技術(shù)是通過改變激光器有源區(qū)折射率，從而改變激光器輸出波長的。該技術(shù)簡單，但速度慢，可調(diào)帶寬窄，只有幾個(gè)nm。基于溫控技術(shù)的主要有DFB（分布反饋）和DBR（分布布拉格反射）激光器。機(jī)械控制主要是基于MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)完成波長的選擇，具有較大的可調(diào)帶寬、較高的輸出功率。基于機(jī)械控制技術(shù)的主要有DFB、ECL和VCSEL等結(jié)構(gòu)。
不論可調(diào)激光器有何特殊結(jié)構(gòu)，它們都包含三個(gè)基本要素：具有有源增益區(qū)和諧振腔的源二極管；一個(gè)用來改變和選擇波長的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；穩(wěn)定波長輸出的工具。除了VCSEL，源二極管通常為Fabry Perot（FP）型的變體；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以是溫控、電流控制或機(jī)械控制的，包括微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。而輸出波長穩(wěn)定性則是通過采用某種波長鎖定器或在反饋控制回路中使用標(biāo)準(zhǔn)具來實(shí)現(xiàn)的。
1.FP激光二極管
FP激光二極管在光子行業(yè)廣為應(yīng)用。典型的FP二極管是多外延層半導(dǎo)體芯片，含有有源層和某種內(nèi)部波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。外延結(jié)構(gòu)由復(fù)合半導(dǎo)體材料組成，如典型的磷化銦（InP）或用于C波段(1525-1565-nm)二極管應(yīng)用的砷磷銦鎵化合物（InGaAsP）。
圖1. 在分布式反饋設(shè)計(jì)中（a），將衍射光柵集成到二極管的有源區(qū)；而在分布式Bragg反射器的設(shè)計(jì)方案中(b)，光柵被放在與有源區(qū)相連的單獨(dú)區(qū)域，盡管兩種方案中它們都是作為單芯片生產(chǎn)的。
通過控制任一端橫截反射面的反射率，可在波導(dǎo)管內(nèi)形成諧振腔。這些二極管通常寬250微米，長500—1000微米，厚100微米，沿二極管的長軸形成諧振腔。而輸出波長則為增益材料的函數(shù)，因?yàn)樗恼凵渎士刂浦庾铀俣群椭C振腔的幾何形狀。
實(shí)際上，F(xiàn)P二極管在幾個(gè)微米的范圍發(fā)出幾個(gè)間隔極近的波長，輸出對(duì)于溫度和輸入電流的細(xì)微變化也十分敏感。由于DWDM波長僅間隔0.8mm或更小，為了給光通訊網(wǎng)絡(luò)提供必要的控制，對(duì)FP二極管的制作精度要求就很高。
2.分布式Bragg反射器
基于DBR和有關(guān)DFB的可調(diào)激光器是最常見的設(shè)計(jì)方案之一。每一種都用到帶附加衍射光柵的FP增益區(qū)。衍射光柵（通常指Bragg光柵或Bragg反射器）為光信號(hào)振蕩提供反饋，并能根據(jù)光柵間距選擇一個(gè)單模或波長。在DFB設(shè)計(jì)方案中，光柵被集成到二極管的有源區(qū)域；而在DBR設(shè)計(jì)方案中，光柵位于與有源區(qū)域相連的獨(dú)立區(qū)（見圖1）。盡管它們都是作為單塊芯片生產(chǎn)的。
調(diào)整諧振腔半導(dǎo)體材料的折射率可以改變DFB和DBR的波長，當(dāng)光子在兩個(gè)反射表面間傳播時(shí)，折射率影響著激光發(fā)射的條件。折射率可通過溫度控制或調(diào)節(jié)流過的電流來改變。
圖2. 一些商家正將采樣光柵分布式Bragg反射器投入市場(chǎng)，這種反射器通過在諧振腔的另一端增加一個(gè)衍射光柵而擴(kuò)展了調(diào)節(jié)范圍。
DFBs提供良好的功率輸出（~10 mW），但可調(diào)范圍限制在2—5 nm。正如富士通（Richardson，TX）所做，把多個(gè)DFB二極管排列在單個(gè)芯片上和合并它們的輸出，可以拓寬調(diào)節(jié)范圍。但隨之而來，構(gòu)造和控制變將得相當(dāng)復(fù)雜，輸出功率也會(huì)有所減小。目前在基本性能基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)后，已開發(fā)出幾種DBR。
Agility Communications和Marconi正把取樣光柵分布式Bragg反射器投入市場(chǎng)，它通過在諧振腔另一端增加一個(gè)衍射光柵而拓寬了調(diào)節(jié)范圍（見圖2）。每個(gè)光柵有一個(gè)微小的間距差，通過改變流經(jīng)光柵諧振腔的電流來調(diào)節(jié)輸出波長。它依次改變其折射率、選擇匹配的諧振頻率并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出波長。
SGDBRs提供了較寬的調(diào)節(jié)范圍，可以達(dá)到C波段，但它們通常局限在約2 mW低功率輸出。在芯片上增加一個(gè)半導(dǎo)體光放大器（SOA）區(qū)，可獲得達(dá)到10mW的高功率，但這樣做會(huì)增加成本和復(fù)雜性。
DBR的另一個(gè)版本是ADC （Minneapolis）的取樣光柵耦合器反射器，它包括四個(gè)區(qū)域：增益區(qū)、Bragg反射器、耦合器和相位調(diào)整；采用三個(gè)電流信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。電流控制的波導(dǎo)耦合器工作起來象一個(gè)粗調(diào)裝置，用來產(chǎn)生從Bragg反射器（電流控制）到相位調(diào)整區(qū)（也采用電流控制）的窄范圍波長，而相位高速區(qū)則好象一個(gè)微調(diào)區(qū)域（見圖2）。正如大部分多區(qū)域的激光二極管，犧牲了功率輸出，即低于2mW。功率輸出也可以增加，但得付出調(diào)節(jié)區(qū)域的代價(jià)，即去掉粗調(diào)區(qū)域。DFB和DBR激光器的典型線寬范圍是5—20 MHz，這將會(huì)導(dǎo)致色散問題。
