自饋式雙波長半導體雷射隱頻之研究

Abstract

本論文主要是針對一新型波長可調外腔式半導體雷射的雙波長輸出的可調範圍及穩頻特性進行研究。此雷射之結構包括一市售的寬面積高功率半導體雷射、削角入射光柵、透鏡與Ｖ條型鏡所組成的外腔，可以雙波長輸出。 我們所採取的穩頻方式是以對外腔腔長作回授控制。頻率鑑別器是Fabry-Perot千涉儀，經時間閘門電路取出誤差信號，再利用比例-積分-微分控制迴路驅動ｖ型條型鏡後的壓電材料，藉以控制腔長。 實驗結果顯示，雙波長雷射當操作在T=16°C及I=280mA時，雷射線寬為92MHz (儀器極限)，波長差可調範圍由△λ=0.2nm(△ν=0.1THz)到△λ=7.16nm(△ν=3.58THz)。 透過回授電路，我們可將波長可調外腔式半導體雷射的雙波長輸出每個頻率的峰值對峰值頻率漂移量由35MHz降至小於4MHz，Allan variance頻率穩定度△ν1/ν1=2.3×10-10(積分時間τ=0.5sec)。而其差頻的峰值對峰值頻率漂移量僅800KHz，△(ν1-ν2)/ν1=4.5×10-10(積分時間τ=0.5sec)，比個別的頻率漂移量穩定5倍。雙波長差值由0.2nm調至7.14nm時頻率穩定度大致不變。 我們並以時間閘門的方式確定穩頻時雙波長之間相互追跡。即穩定一波長時另一波長也達穩定，這表示其拍頻比兩個別頻率穩定。這是此雙波長半導體雷射系統做為THz微波產生器的一大優點。因我們只需一套穩頻雷射系統就可比需用多套穩頻系統的雙雷射或雙外腔微波產生系統得到更佳的結果。