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

蝶形封裝激光二極管適配的Mini低噪聲驅動(dòng)模塊

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

在本文中，我們將對DFB和ECL兩種半導體激光二極管進(jìn)行對比測試，配合我們的低噪聲驅動(dòng)電路，可以實(shí)現上位機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(xiàn)

ECL測試P-V-I曲線(xiàn)

       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(méi)有太大區別。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60 dB以上。

DFB光譜測試圖

ECL光譜測試圖

03線(xiàn)寬測試分析

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

自外差延時(shí)線(xiàn)寬測試系統

DFB線(xiàn)寬測試圖

ECL線(xiàn)寬測試圖

04波長(cháng)調諧特性分析

       最后，我們討論一下這兩款激光器的波長(cháng)調諧特性。DFB的波長(cháng)有溫度調節和電流調節兩種方式，一般用溫度進(jìn)行大范圍且慢速的波長(cháng)控制，用電流進(jìn)行小范圍且快速的調制。該DFB的波長(cháng)調諧曲線(xiàn)如下所示：

        DFB的波長(cháng)對溫度和電流的反應很靈敏，這也導致了它對溫控模塊和LD電路有較高的噪聲要求。我們通過(guò)拍頻發(fā)現，將溫控控制在1Ω以?xún)?，DFB的頻率抖動(dòng)仍然在MHz量級。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?xún)取?/p>

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

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