半導體激光二極管出廠(chǎng)前的詳細步驟 筱曉小課堂 （下）

本篇著(zhù)重介紹筱曉光子半導體激光器的波長(cháng)穩定性、線(xiàn)寬、偏振消光比和光束質(zhì)量四個(gè)測試項目。

一、波長(cháng)穩定性

激光器由于不同光芯片之間的差異、驅動(dòng)電流和溫控的波動(dòng)等因數，導致輸出波長(cháng)會(huì )有小幅度的波動(dòng)。測試波長(cháng)穩定性是為了考量激光器輸出波長(cháng)的波動(dòng)范圍、偏離目標波長(cháng)值的大小是否在可接受范圍內。波長(cháng)穩定性測試適用于DFB激光器。

筱曉光子實(shí)驗室使用FWM1216近紅外高精度激光波長(cháng)計測試激光波長(cháng)穩定性，FWM1216可以通過(guò)LAN與計算機交互，界面非常直觀(guān)和簡(jiǎn)潔，可輕松配置系統和顯示所有信息，同時(shí)支持波長(cháng)和功率測試，操作較為方便。

FWM1216采用全固態(tài)結構，非機械運動(dòng)部件光學(xué)設計，測試速度快：1kHz 刷新速率，適合瞬態(tài)波長(cháng)和功率測試。

1,使用網(wǎng)線(xiàn)連接計算機與波長(cháng)計，使二者之間能夠通訊。

2,測試開(kāi)始前，波長(cháng)計需要預熱約45分鐘，預熱完成后進(jìn)行校準，預熱指示燈和校準指示燈均由紅色變?yōu)榫G色。

3,在計算機上點(diǎn)擊軟件，點(diǎn)擊軟件右下角的connect，軟件界面右側，可設置單位、波長(cháng)范圍、平均次數和觸發(fā)頻率。

4,應用程序可自動(dòng)適配合適的波長(cháng)檢測范圍，測試開(kāi)始后，軟件開(kāi)始記錄測試數據，顯示屏上可讀取實(shí)時(shí)的波長(cháng)和功率值。

涉及儀器

Bristol 近紅外高精度激光波長(cháng)計 520-1700nm 771B-NIR-FA

快速波長(cháng)計 1250-1650nm (182-240THz)

二、激光線(xiàn)寬

激光線(xiàn)寬，指激光光源發(fā)射光譜的半高全寬,一般適用于窄線(xiàn)寬激光器，是光源單色性的量度，精確測量激光器的線(xiàn)寬對于評價(jià)單頻激光器的性能非常重要。

線(xiàn)寬測試采用自外差延時(shí)拍頻的方法，測試示意圖如下圖所示，使用的測試儀器為RSA5032頻譜儀和筱曉光子自研的線(xiàn)寬分析儀。讓測試激光通過(guò)隔離器后接入線(xiàn)寬分析儀，測試激光被分束器分為兩路。一路進(jìn)入延時(shí)光纖，

延時(shí)光纖的長(cháng)度為50 km，在測量線(xiàn)寬為4kHz以上的激光時(shí)都是足夠的。另外一路進(jìn)入聲光調制器(AOM)。隨后兩束激光經(jīng)和束器接入到光電探測器，光電探測器輸出的電信號被頻譜儀所檢測。

1,在頻譜儀上根據線(xiàn)寬分析儀中AOM的移頻值設置好中心頻率。

2,Span初步設置為100MHz，后續可在根據實(shí)際情況精細化調整。

3,為減小誤差，設置平均次數對頻譜曲線(xiàn)進(jìn)行平滑化處理。

4,將掃描頻率設置為10KHz，此時(shí)掃描速度既不會(huì )太快也不會(huì )太慢。

5,受限于頻譜儀的分辨率，選擇測量-20dB處的寬度，在將其換算為線(xiàn)寬

涉及儀器

窄線(xiàn)寬激光線(xiàn)寬測量系統/線(xiàn)寬分析儀 1300-1700nm

三、偏振消光比

當激光器選用保偏光纖輸出時(shí)，需要測試偏振消光比。通過(guò)將輸出激光的偏振性能映射到龐加萊球上，我們可以直觀(guān)地觀(guān)測到輸出激光的偏振性能。橢圓度和方位角表征了激光Ex、Ey兩個(gè)電場(chǎng)分量的相位差;半徑表征了光的偏振度。

接入激光后，緩慢增大光功率直至偏振消光比測試儀可以探測到激光。測試時(shí)，將光纖繞成環(huán)形，輕輕拉伸光纖，PER測試應用程序可以自動(dòng)擬合出偏振消光比的最小值minPER。

涉及儀器

SK010PA 紫外/近紅外偏振分析儀 UV/UVIS/VIS/NIR/IR

四、光束質(zhì)量

光束質(zhì)量一般用M2光束質(zhì)量因子來(lái)衡量，M2因子被稱(chēng)為激光光束質(zhì)量因子或衍射極限因子，它被定義為:

對于理想高斯光束，有M2=1，光束質(zhì)量好。

以633nm TLD 窄線(xiàn)寬激光器測試結果為例：

實(shí)際光束M2均大于1，表征了光束衍射極限的倍數。光束質(zhì)量因子M2表示為：

讓光束通過(guò)無(wú)相差透鏡，光束會(huì )匯聚在大約透鏡焦距位置處，對成像方的光路進(jìn)行切片式測量，得出透鏡后激光光路的相關(guān)參數，結合透鏡變化公式便可得出光束真實(shí)的參數信息。

由于實(shí)際光束的X方向束腰位置和Y方向束腰位置大多在不同位置，X方向上的發(fā)散角和Y方向上的發(fā)散角也大小不同，所以光束質(zhì)量因子M2分為

MX2和MY2，針對某一方向都有響應的光斑中心，光斑直徑，激光發(fā)散角，瑞利長(cháng)度等參數。

1,將M2 Beam On U3 M2分析儀兩個(gè)USB接口連接電腦，打開(kāi)軟件。

2,安裝激光器，光纖輸出接口接到準直器上。同時(shí)準直器離M2透鏡最好有1米以上的距離，打開(kāi)激光器

3,對齊光束（可以用熱感應卡或激光顯示卡來(lái)輔助對光），在軟件上觀(guān)察激光光束非常接近X&Y十字線(xiàn)目標圖像窗口

4,在軟件界面上打開(kāi)M2圖標，同時(shí)設定Z軸位置:選擇“Setup",接下來(lái)設置“Start Position"為0mm, “Stop Position"為280mm,“Step"為2mm

5,右下角Control界面一般Gain選擇5-10左右，調整一下曝光，Filter Wheel界面一般選擇ND500（測試時(shí)主要根據光束調整這三項參數）

6,點(diǎn)擊Start圖標，開(kāi)始測試

7,測試完成后，點(diǎn)擊homing圖標，電機返回原位置。

涉及儀器

DUMA M2 Beam U3光束質(zhì)量分析儀 350–1600nm