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半導體激光二極管出廠前的詳細步驟 筱曉小課堂 (下)

更新時間:2024-05-10      點擊次數:199

半導體激光二極管出廠前的詳細步驟 筱曉小課堂 (下)

本篇著重介紹筱曉光子半導體激光器的波長穩定性、線寬、偏振消光比和光束質量四個測試項目。


一、波長穩定性


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

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

FWM1216采用全固態結構,非機械運動部件光學設計,測試速度快:1kHz 刷新速率,適合瞬態波長和功率測試。



1,使用網線連接計算機與波長計,使二者之間能夠通訊。

2,測試開始前,波長計需要預熱約45分鐘,預熱完成后進行校準,預熱指示燈和校準指示燈均由紅色變為綠色。

3,在計算機上點擊軟件,點擊軟件右下角的connect,軟件界面右側,可設置單位、波長范圍、平均次數和觸發頻率。

4,應用程序可自動適配合適的波長檢測范圍,測試開始后,軟件開始記錄測試數據,顯示屏上可讀取實時的波長和功率值。




涉及儀器

Bristol 近紅外高精度激光波長計 520-1700nm 771B-NIR-FA


快速波長計 1250-1650nm (182-240THz)



二、激光線寬


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




線寬測試采用自外差延時拍頻的方法,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寬分析儀。讓測試激光通過隔離器后接入線寬分析儀,測試激光被分束器分為兩路。一路進入延時光纖,

延時光纖的長度為50 km,在測量線寬為4kHz以上的激光時都是足夠的。另外一路進入聲光調制器(AOM)。隨后兩束激光經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進行平滑化處理。

4,將掃描頻率設置為10KHz,此時掃描速度既不會太快也不會太慢。

5,受限于頻譜儀的分辨率,選擇測量-20dB處的寬度,在將其換算為線寬




涉及儀器


窄線寬激光線寬測量系統/線寬分析儀 1300-1700nm



三、偏振消光比


當激光器選用保偏光纖輸出時,需要測試偏振消光比。通過將輸出激光的偏振性能映射到龐加萊球上,我們可以直觀地觀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兩個電場分量的相位差;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,將光纖繞成環形,輕輕拉伸光纖,PER測試應用程序可以自動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、光束質量


光束質量一般用M2光束質量因子來衡量,M2因子被稱為激光光束質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,光束質量好。


以633nm TLD 窄線寬激光器測試結果為例:


實際光束M2均大于1,表征了光束衍射極限的倍數。光束質量因子M2表示為:


讓光束通過無相差透鏡,光束會匯聚在大約透鏡焦距位置處,對成像方的光路進行切片式測量,得出透鏡后激光光路的相關參數,結合透鏡變化公式便可得出光束真實的參數信息。




由于實際光束的X方向束腰位置和Y方向束腰位置大多在不同位置,X方向上的發散角和Y方向上的發散角也大小不同,所以光束質量因子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,激光發散角,瑞利長度等參數。


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

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

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

4,在軟件界面上打開M2圖標,同時設定Z軸位置:選擇“Setup",接下來設置“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(測試時主要根據光束調整這三項參數)

6,點擊Start圖標,開始測試

7,測試完成后,點擊homing圖標,電機返回原位置。




涉及儀器


DUMA M2 Beam U3光束質量分析儀 350–1600nm


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