ECL型與DFB型半導體激光器特性測試分析- 筱曉光子AOL實驗室?

蝶形封裝激光二極管適配的Mini低噪聲驅動模塊

  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產生激光，產生了非常窄的譜線，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行對比測試，配合我們的低噪聲驅動電路，可以實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

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。兩者在發光效率上并沒有太大區別。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線寬測試分析

      利用自外差延時線寬測試系統，分別對DFB和ECL的線寬進行測試。關于自外差延時線寬測試系統的技術原理，請看歷史文章（筱曉光子AOL實驗室?——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更好一點。

自外差延時線寬測試系統

DFB線寬測試圖

ECL線寬測試圖

04波長調諧特性分析

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

        DFB的波長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。我們通過拍頻發現，將溫控控制在1Ω以內，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。

       另外，DFB的溫度和電流變化同時也會對其功率進行調制。必須同步調節電流和溫度，才有可能實現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，可以快速地進行波長調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，所以在自由運轉下它的頻率穩定性也要好過DFB。

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