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激光器发射光谱线宽测试
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激光光谱测试的常用仪器是光谱仪,台式光谱仪的测试精度一般为百MHz甚至GHz量级,即使目前较为高端的高精度光谱仪,精度也在MHz量级,而现在的分布反馈(DFB)激光器线宽通常在MHz量级,甚至百kHz量级,所以即使高端光谱仪对于激光线宽测试也难以满足要求。
服务描述

 1. 激光器发射光谱线宽测试方法介绍

单模激光器所发射的激光也并不是完全纯净的单一波长光,而是在中心波长附件具有一定线形的分布,我们可以认为是高斯分布,线宽Δf通常是指光谱半高宽(FWHM),单位通常是频率单位Hz。

激光光谱测试的常用仪器是光谱仪,台式光谱仪的测试精度一般为百MHz甚至GHz量级,即使目前较为高端的高精度光谱仪,精度也在MHz量级,而现在的分布反馈(DFB)激光器线宽通常在MHz量级,甚至百kHz量级,所以即使高端光谱仪对于激光线宽测试也难以满足要求。

当前激光线宽测试方法往往基于拍频测试技术,即将两路具有一定波长差的激光同时入射到光电探测器上,会产生具有一定频率f的电频信号,f为两路激光频率的差值,即:

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其中,c为光速,λ1、λ2分别为两路激光波长。从数学上讲,拍频信号谱是两路激光光谱的卷积。可以认为两路激光具有高斯线形的展宽,则所得拍频信号也是高斯线形,通过分析拍频信号的线宽,可以反推得到激光线宽。(拍频电信号谱与激光光谱的数学关系)

实验上,激光线宽测试有两大类,一是双光拍频,一是自拍频。

双光拍频,即将待测激光与波长相近(如频率差为1 GHz)的已知线宽的激光一起入射到光电探测器上,再接入频谱分析仪中分析拍频信号线宽,得到待测激光线宽。

自拍频,即将待测激光器进行方波调制,在高、低电平处所发射激光具有一定的频率差,通过光延时线将高低电平处的光,同时入射到光电探测器上,通过分析拍频信号,得到待测激光线宽。

2. 测试系统:

双光拍频和自拍频的原理图如下图所示,若不同待测激光器具有非常相近的线宽(如2MHz与3MHz),且不要求精确测得每一个激光器线宽,这可采用双光拍频的测试方案,该方案的优点在于激光器驱动简单,无需调制。若要测得每一个激光器的线宽值,则需采用自拍频测试方案,但是对待测激光器的驱动要求较高,要求激光器工作在数十MHz的方波调制状态下。

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双光拍频原理图

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自拍频原理图

3. 测试推进:

我们实验室中从激光器之后的整个系统所需的设备都有,但测试细节需根据待测激光器的情况而定,包括:封装形式、驱动口类型、是否自带电源、光输出形式、温控状态等。所以测试的流程大致应该是:

(1)  沟通并确定测试方案;

(2)  充分交流待测激光器的情况,共同做好测试的准备工作;

(3)  待测激光器送达我们实验室,并验收,确保激光器在我们实验室的正常工作;

(4)  初步测试结果,及其是否满足测试要求的讨论;

(5)  完成全部样品测试,并按照要求给出测试报告;

(6)  返回测试完成的激光器并验收。


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