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

01前言

蝶形封裝激光二極管適配的Mini低噪聲驅(qū)動(dòng)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(duì)DFB和ECL兩種半導(dǎo)體激光二極管進(jìn)行對(duì)比測試，配合我們的低噪聲驅(qū)動(dòng)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(shí)線寬測試系統(tǒng)，分別對(duì)DFB和ECL的線寬進(jìn)行測試。關(guān)于自外差延時(shí)線寬測試系統(tǒng)的技術(shù)原理，請(qǐng)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(shí)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(duì)溫度和電流的反應(yīng)很靈敏，這也導(dǎo)致了它對(duì)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(dòng)仍然在MHz量級(jí)。我們的LD電路電流噪聲小于1uA，頻率抖動(dòng)可以控制在1MHz以內(nèi)。

       另外，DFB的溫度和電流變化同時(shí)也會(huì)對(duì)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(huì)影響光功率值。由于它的頻率對(duì)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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