窄线宽激光二极管线宽测试 - 筱晓光子AOL实验室⑬

2023-04-14 13:13:08

激光线宽，指激光光源发射光谱的半高全宽，是光源单色性的量度,精确测量激光器的线宽对于评价单频激光器的性能非常重要。

在使用半导体激光二极管的时候，如果对激光的线宽有要求，我们就需要关注二极管的驱动电流噪声。驱动的电流噪声对激光线宽有很大影响，比如您使用的是普通的DFB类型的激光二极管，线宽约为3MHz，波长调谐系数约为5pm/mA，如果使用的驱动电流噪声在几百uA级别，那么带来的频率噪声也会是MHz量级的，则会影响到最终线宽的测量。

因此我们使用200nArms的低噪声激光驱动电路进行激光线宽度测量。线宽测试采用自外差延时拍频的方法，测试示意图如下图所示。

1550nm窄线宽DFB激光二极管输出光功率为10mW，经过光纤耦合器C1分成两路，一路经过延时光纤FDL，另一路经过100MHz的声光调制器AOM，两路最终汇合到耦合器C2进行耦合拍频，通过光电探测器PD进行光电转换，将信号传输到频谱分析仪SA进行拍频测量，从而得到待测激光器的线宽拍频的功率谱信号。

延时光纤的长度为50 km，在测量线宽为4kHz以上的激光时都是足够的。

如下图所示，可以看到该二极管的线宽约为60kHz，符合窄线宽DFB的线宽指标。

作为对比，我们使用Thorlabs的ITC4005驱动进行线宽测试，得到的结果如下图所示，可以看出测得的线宽约为250kHz，ITC4005驱动的电流噪声约为100uA。

通过对比，我们发现，Thorlabs的ITC4005驱动所带来的噪声确实影响了激光器的线宽，将窄线宽DFB激光二极管的线宽参数从100kHz以内增加到了250kHz。