半导体激光二极管出厂前的详细步骤 筱晓小课堂 （下）

2024-04-18 10:40:30

本篇着重介绍筱晓光子半导体激光器的波长稳定性、线宽、偏振消光比和光束质量四个测试项目。

一、波长稳定性

激光器由于不同光芯片之间的差异、驱动电流和温控的波动等因数，导致输出波长会有小幅度的波动。测试波长稳定性是为了考量激光器输出波长的波动范围、偏离目标波长值的大小是否在可接受范围内。波长稳定性测试适用于DFB激光器。

筱晓光子实验室使用FWM1216近红外高精度激光波长计测试激光波长稳定性，FWM1216可以通过LAN与计算机交互，界面非常直观和简洁，可轻松配置系统和显示所有信息，同时支持波长和功率测试，操作较为方便。

FWM1216采用全固态结构，非机械运动部件光学设计，测试速度快：1kHz 刷新速率，适合瞬态波长和功率测试。

1,使用网线连接计算机与波长计，使二者之间能够通讯。

2,测试开始前，波长计需要预热约45分钟，预热完成后进行校准，预热指示灯和校准指示灯均由红色变为绿色。

3,在计算机上点击软件，点击软件右下角的connect，软件界面右侧，可设置单位、波长范围、平均次数和触发频率。

4,应用程序可自动适配合适的波长检测范围，测试开始后，软件开始记录测试数据，显示屏上可读取实时的波长和功率值。

涉及仪器

Bristol 近红外高精度激光波长计 520-1700nm 771B-NIR-FA

快速波长计 1250-1650nm (182-240THz)

二、激光线宽

激光线宽，指激光光源发射光谱的半高全宽,一般适用于窄线宽激光器，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。

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，使用的测试仪器为RSA5032频谱仪和筱晓光子自研的线宽分析仪。让测试激光通过隔离器后接入线宽分析仪，测试激光被分束器分为两路。一路进入延时光纤，

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。另外一路进入声光调制器(AOM)。随后两束激光经和束器接入到光电探测器，光电探测器输出的电信号被频谱仪所检测。

1,在频谱仪上根据线宽分析仪中AOM的移频值设置好中心频率。

2,Span初步设置为100MHz，后续可在根据实际情况精细化调整。

3,为减小误差，设置平均次数对频谱曲线进行平滑化处理。

4,将扫描频率设置为10KHz，此时扫描速度既不会太快也不会太慢。

5,受限于频谱仪的分辨率，选择测量-20dB处的宽度，在将其换算为线宽

涉及仪器

窄线宽激光线宽测量系统/线宽分析仪 1300-1700nm

三、偏振消光比

当激光器选用保偏光纤输出时，需要测试偏振消光比。通过将输出激光的偏振性能映射到庞加莱球上，我们可以直观地观测到输出激光的偏振性能。椭圆度和方位角表征了激光Ex、Ey两个电场分量的相位差;半径表征了光的偏振度。

接入激光后，缓慢增大光功率直至偏振消光比测试仪可以探测到激光。测试时，将光纤绕成环形，轻轻拉伸光纤，PER测试应用程序可以自动拟合出偏振消光比的最小值minPER。

涉及仪器

SK010PA 紫外/近红外偏振分析仪 UV/UVIS/VIS/NIR/IR

四、光束质量

光束质量一般用M2光束质量因子来衡量，M2因子被称为激光光束质量因子或衍射极限因子，它被定义为:

对于理想高斯光束，有M2=1，光束质量最好。

以633nm TLD 窄线宽激光器测试结果为例：

实际光束M2均大于1，表征了光束衍射极限的倍数。光束质量因子M2表示为：

让光束通过无相差透镜，光束会汇聚在大约透镜焦距位置处，对成像方的光路进行切片式测量，得出透镜后激光光路的相关参数，结合透镜变化公式便可得出光束真实的参数信息。

由于实际光束的X方向束腰位置和Y方向束腰位置大多在不同位置，X方向上的发散角和Y方向上的发散角也大小不同，所以光束质量因子M2分为

MX2和MY2，针对某一方向都有响应的光斑中心，光斑直径，激光发散角，瑞利长度等参数。

1,将M2 Beam On U3 M2分析仪两个USB接口连接电脑，打开软件。

2,安装激光器，光纤输出接口接到准直器上。同时准直器离M2透镜最好有1米以上的距离，打开激光器

3,对齐光束（可以用热感应卡或激光显示卡来辅助对光），在软件上观察激光光束非常接近X&Y十字线目标图像窗口

4,在软件界面上打开M2图标，同时设定Z轴位置:选择“Setup”,接下来设置“Start Position”为0mm, “Stop Position”为280mm,“Step”为2mm

5,右下角Control界面一般Gain选择5-10左右，调整一下曝光，Filter Wheel界面一般选择ND500（测试时主要根据光束调整这三项参数）

6,点击Start图标，开始测试

7,测试完成后，点击homing图标，电机返回原位置。

涉及仪器

DUMA M2 Beam U3光束质量分析仪 350–1600nm