ECL型与DFB型半导体激光器特性测试分析- 筱晓光子AOL实验室?

蝶形封装激光二极管适配的Mini低噪声驱动模块

  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?——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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