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ECL型與DFB型半導(dǎo)體激光器特性測試分析- 筱曉光子AOL實(shí)驗(yàn)室?

2023-11-28 15:54:46

ECL型與DFB型半導(dǎo)體激光器特性測試分析- 筱曉光子AOL實(shí)驗(yàn)室?

01前言


640.jpg

蝶形封裝激光二極管適配的Mini低噪聲驅(qū)動模塊


  DFB(Distributed Feedback)半導(dǎo)體激光器采用分布式反饋結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)使得激光器只在特定波長產(chǎn)生激光,產(chǎn)生了非常窄的譜線,并且單縱模輸出。ECL是外腔激光器,其結(jié)構(gòu)在激光腔外部放置外部諧振腔,可以進(jìn)一步壓窄激光線寬,通過PZT控制腔的反饋波段,還可以起到調(diào)頻的作用。

在本文中,我們將對DFB和ECL兩種半導(dǎo)體激光二極管進(jìn)行對比測試,配合我們的低噪聲驅(qū)動電路,可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)軟件控制二極管的工作。


02功率光譜測試分析

 


DFB測試P-V-I曲線




ECL測試P-V-I曲線



       由圖可知,DFB在600mA電流下,輸出功率為115mW,ECL在500mA電流下,輸出功率為74mW。兩者在發(fā)光效率上并沒有太大區(qū)別。然后,使用AQ6375E光譜儀分別測量它們光譜圖,均為單縱模輸出,邊模抑制比可達(dá)60 dB以上。




DFB光譜測試圖






ECL光譜測試圖



03線寬測試分析


      利用自外差延時線寬測試系統(tǒng),分別對DFB和ECL的線寬進(jìn)行測試。關(guān)于自外差延時線寬測試系統(tǒng)的技術(shù)原理,請看歷史文章(筱曉光子AOL實(shí)驗(yàn)室?——窄線寬激光二極管線寬測試)其中DFB的線寬值為77kHz,ECL的線寬值為4kHz,可見外腔式在線寬方面比分布式表現(xiàn)更好一點(diǎn)。


自外差延時線寬測試系統(tǒng)




DFB線寬測試圖





ECL線寬測試圖



04波長調(diào)諧特性分析


       最后,我們討論一下這兩款激光器的波長調(diào)諧特性。DFB的波長有溫度調(diào)節(jié)和電流調(diào)節(jié)兩種方式,一般用溫度進(jìn)行大范圍且慢速的波長控制,用電流進(jìn)行小范圍且快速的調(diào)制。該DFB的波長調(diào)諧曲線如下所示:



        DFB的波長對溫度和電流的反應(yīng)很靈敏,這也導(dǎo)致了它對溫控模塊和LD電路有較高的噪聲要求。我們通過拍頻發(fā)現(xiàn),將溫控控制在1Ω以內(nèi),DFB的頻率抖動仍然在MHz量級。我們的LD電路電流噪聲小于1uA,頻率抖動可以控制在1MHz以內(nèi)。


       另外,DFB的溫度和電流變化同時也會對其功率進(jìn)行調(diào)制。必須同步調(diào)節(jié)電流和溫度,才有可能實(shí)現(xiàn)在功率不變的情況下改變波長。而ECL的波長主要受外腔控制,它沒有DFB這種大范圍地線性的溫度或電流控制曲線,容易發(fā)生跳模。所以我們使用帶PZT控制的ECL,通過給PZT施加電壓,改變外腔的反饋波長,可以快速地進(jìn)行波長調(diào)制且不會影響光功率值。由于它的頻率對溫度、電流相較DFB不敏感,所以在自由運(yùn)轉(zhuǎn)下它的頻率穩(wěn)定性也要好過DFB。



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