DFB(Distributed Feedback)半导体激光器采用分布式反馈结构,这种结构使得激光器只在特定波长产生激光,产生了非常窄的谱线,并且单纵模输出。ECL是外腔激光器,其结构在激光腔外部放置外部谐振腔,可以进一步压窄激光线宽,通过PZT控制腔的反馈波段,还可以起到调频的作用。
在本文中,我们将对DFB和ECL两种半导体激光二极管进行对比测试,配合我们的低噪声驱动电路,可以实现上位机软件控制二极管的工作。
02功率光谱测试分析
DFB测试P-V-I曲线
ECL测试P-V-I曲线
由图可知,DFB在600mA电流下,输出功率为115mW,ECL在500mA电流下,输出功率为74mW。两者在发光效率上并没有太大区别。然后,使用AQ6375E光谱仪分别测量它们光谱图,均为单纵模输出,边模抑制比可达60 dB以上。
DFB光谱测试图
ECL光谱测试图
03线宽测试分析
利用自外差延时线宽测试系统,分别对DFB和ECL的线宽进行测试。关于自外差延时线宽测试系统的技术原理,请看历史文章(筱晓光子AOL实验室⑬——窄线宽激光二极管线宽测试)其中DFB的线宽值为77kHz,ECL的线宽值为4kHz,可见外腔式在线宽方面比分布式表现更好一点。
自外差延时线宽测试系统
DFB线宽测试图
ECL线宽测试图
04波长调谐特性分析
最后,我们讨论一下这两款激光器的波长调谐特性。DFB的波长有温度调节和电流调节两种方式,一般用温度进行大范围且慢速的波长控制,用电流进行小范围且快速的调制。该DFB的波长调谐曲线如下所示:
DFB的波长对温度和电流的反应很灵敏,这也导致了它对温控模块和LD电路有较高的噪声要求。我们通过拍频发现,将温控控制在1Ω以内,DFB的频率抖动仍然在MHz量级。我们的LD电路电流噪声小于1uA,频率抖动可以控制在1MHz以内。
另外,DFB的温度和电流变化同时也会对其功率进行调制。必须同步调节电流和温度,才有可能实现在功率不变的情况下改变波长。而ECL的波长主要受外腔控制,它没有DFB这种大范围地线性的温度或电流控制曲线,容易发生跳模。所以我们使用带PZT控制的ECL,通过给PZT施加电压,改变外腔的反馈波长,可以快速地进行波长调制且不会影响光功率值。由于它的频率对温度、电流相较DFB不敏感,所以在自由运转下它的频率稳定性也要好过DFB。
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