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激光器带宽测试标准

2024-05-16 14:51:13
阅读:

你知道激光器带宽是什么吗?


激光器带宽和线宽,傻傻分不清对吗?


今天中为检验小编带你了解激光器带宽的知识。

 

激光器的线宽和带宽名字虽然很接近,但是两者表示的意思南辕北辙。


首先看线宽,线宽比较好理解,就是激光光谱的半峰全宽。


激光器带宽,就不是一个光谱的长度单位了,它的全名应该叫激光器调制带宽。

 

一般激光器带宽在半导体激光器上应用很多,半导体激光器的调制带宽是指可以输出的或者加载的最高信号速率(对数字信号而言),或者是输出(或加载的)模拟信号的最大带宽。

因此想弄明白带宽,就要先明白激光器的调制,调制的模式,以及定义。


所谓的带宽指的就是在调制中出现的极限。


激光通信的原理其实也是二进制的模式,10的编码调制。


激光器带宽产生的原理是怎样的呢?

 

激光器的带宽,更具体地称为调制带宽,是指激光器能够有效传输或调制的信号的最高频率或最大带宽。这一概念对于理解激光器在高速通信、数据传输和精密测量等应用中的性能至关重要。

 

激光器调制带宽的一些基本原理:

 

调制机制

 

直接调制:在直接调制中,信号直接施加于激光器的驱动电流,导致输出光强随电流变化而变化。直接调制的带宽受限于激光器的物理特性,如载流子寿命和热效应,这些因素会影响激光器响应快速变化信号的能力。

 

外调制:外调制则使用单独的调制器元件(如电光调制器、声光调制器等)来调制已经产生的连续激光束,这种方式通常能实现更高的调制带宽,因为激光器本身不直接承受高速信号的负载。

 

物理限制

 

载流子寿命:激光器有源区中载流子的寿命决定了它对快速变化信号的响应速度。较短的载流子寿命有助于提高调制带宽。

 

热效应:激光器在工作时会产生热量,热效应会导致波长漂移和阈值电流增加,影响调制速度和稳定性。

 

色散:光学系统中的色散效应可以限制高速信号的传输,尤其是在光纤通信中,需要考虑群延迟失真。

 

应变量子阱结构

 

如之前提及,采用应变补偿多量子阱结构可以提升调制带宽。这种结构通过改变量子阱材料的晶格常数,产生应力,从而影响电子能带结构,减少俄歇复合,提高弛豫振荡频率和调制带宽。

 

3dB带宽

 

在实际测试中,调制带宽通常以3dB带宽来定义,即激光器输出功率相对于低频时下降3dB(约等于功率降低至原来的一半)时的调制频率。这是衡量激光器高频响应能力的一个关键指标。

 

测试方法

 

测试激光器的调制带宽通常涉及使用电子测试设备,如矢量网络分析仪(VNA)或光谱分析仪,通过施加不同频率的调制信号,并测量输出光的响应来确定其带宽特性。

 

激光器芯片内部,直观的来看带宽本来就应该通过电子空穴的复合时间常数限定。

 

实就是电转化光的速率,快不快,因为注入电流要根据信号快速切换电压大小,这个切换的时间内,就要求电尽快变成光发射出去,不要影响电的下一个信号发出。

 

但是电子和空穴不是一进去就马上复合的,一定电压下,它都会 选择慢慢悠悠的跑,偶尔有捷径还想着不过复合区直接穿过去,材料里面有缺陷、电阻、电容等等都会有影响。

 

因此也就有了带宽极限一说。

 

果要使激光器的调制带宽得到提高,关键是降低激光器的电学寄生因素的影响,尤其需要降低寄生电容及载流子在量子阱结构中的输运过程。

 

激光器带宽测试标准有哪些?

 

激光器带宽测试主要关注的是其调制带宽,这涉及到激光器在高频信号调制下保持线性响应的能力。测试标准和方法可以帮助确保激光器性能满足特定应用的要求。

 

激光器带宽测试相关的标准和测试要点:

 

调制频率带宽的测试:

 

提高激光器调制带宽的方法包括采用应变补偿多量子阱结构等,这是设计层面的考虑而非直接测试标准,但理解这些原理有助于评估激光器的设计是否有利于宽带调制。

 

LED与激光器的调制带宽测试标准:

 

虽然直接针对LED,但原理相近,提到调制带宽不是光谱长度单位,而是指激光器调制能力的度量。这强调了测试时应关注的是调制信号的频率范围而非光谱特性。

 

高效直接调制激光器带宽测试方案:

 

包括具体的测试步骤,如设置起始频率、终止频率、扫描点数等参数;使用S21测量类型,通过光纤跳线连接测试仪器;进行光电校准后测量被测件参数;使用光标搜索功能确定3dB带宽等。这些步骤虽然未直接指出遵循的具体标准,但提供了通用的测试流程。

 

半导体激光器芯片3dB带宽的测量:

 

强调了3dB带宽作为衡量激光器调制能力的关键指标,通常表示信号功率下降一半时的频率,是激光器性能评价中的一个重要参数。

 

深圳中为检验提供是专业的激光器检测认证机构,提供激光器安全等级认证和激光器性能测试服务,目前我司建设有科研级激光实验室,配置有全进口精密检测仪器,在激光器检测领域拥有领先优势,作为华南地区唯一具备激光器安全认证和激光器性能测试的双授权机构,深圳中为检验能够提供各种激光器检测认证服务,包括固体激光器、液体激光器、半导体激光器、光纤激光器、气体激光器等。

 

欢迎来电咨询,洽谈合作。

 

扩展阅读:激光(光束)性能_激光设备检测_深圳中为检验 (ctnt-cert.com)

 

 

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