你知道激光器帶寬是什么嗎？

激光器帶寬和線寬，傻傻分不清對嗎？

今天中為檢驗小編帶你了解激光器帶寬的知識。

激光器的線寬和帶寬名字雖然很接近，但是兩者表示的意思南轅北轍。

首先看線寬，線寬比較好理解，就是激光光譜的半峰全寬。

激光器帶寬，就不是一個光譜的長度單位了，它的全名應該叫激光器調制帶寬。

一般激光器帶寬在半導體激光器上應用很多，半導體激光器的調制帶寬是指可以輸出的或者加載的最高信號速率（對數字信號而言），或者是輸出（或加載的）模擬信號的最大帶寬。

因此想弄明白帶寬，就要先明白激光器的調制，調制的模式，以及定義。

所謂的帶寬指的就是在調制中出現的極限。

激光通信的原理其實也是二進制的模式，1和0的編碼調制。

激光器帶寬產生的原理是怎樣的呢？

激光器的帶寬，更具體地稱為調制帶寬，是指激光器能夠有效傳輸或調制的信號的最高頻率或最大帶寬。這一概念對于理解激光器在高速通信、數據傳輸和精密測量等應用中的性能至關重要。

激光器調制帶寬的一些基本原理：

調制機制

直接調制：在直接調制中，信號直接施加于激光器的驅動電流，導致輸出光強隨電流變化而變化。直接調制的帶寬受限于激光器的物理特性，如載流子壽命和熱效應，這些因素會影響激光器響應快速變化信號的能力。

外調制：外調制則使用單獨的調制器元件（如電光調制器、聲光調制器等）來調制已經產生的連續激光束，這種方式通常能實現更高的調制帶寬，因為激光器本身不直接承受高速信號的負載。

物理限制

載流子壽命：激光器有源區中載流子的壽命決定了它對快速變化信號的響應速度。較短的載流子壽命有助于提高調制帶寬。

熱效應：激光器在工作時會產生熱量，熱效應會導致波長漂移和閾值電流增加，影響調制速度和穩定性。

色散：光學系統中的色散效應可以限制高速信號的傳輸，尤其是在光纖通信中，需要考慮群延遲失真。

應變量子阱結構

如之前提及，采用應變補償多量子阱結構可以提升調制帶寬。這種結構通過改變量子阱材料的晶格常數，產生應力，從而影響電子能帶結構，減少俄歇復合，提高弛豫振蕩頻率和調制帶寬。

3dB帶寬

在實際測試中，調制帶寬通常以3dB帶寬來定義，即激光器輸出功率相對于低頻時下降3dB（約等于功率降低至原來的一半）時的調制頻率。這是衡量激光器高頻響應能力的一個關鍵指標。

測試方法

測試激光器的調制帶寬通常涉及使用電子測試設備，如矢量網絡分析儀（VNA）或光譜分析儀，通過施加不同頻率的調制信號，并測量輸出光的響應來確定其帶寬特性。

在激光器芯片內部，直觀的來看帶寬本來就應該通過電子空穴的復合時間常數限定。

其實就是電轉化光的速率，快不快，因為注入電流要根據信號快速切換電壓大小，這個切換的時間內，就要求電盡快變成光發射出去，不要影響電的下一個信號發出。

但是電子和空穴不是一進去就馬上復合的，一定電壓下，它都會 選擇慢慢悠悠的跑，偶爾有捷徑還想著不過復合區直接穿過去，材料里面有缺陷、電阻、電容等等都會有影響。

因此也就有了帶寬極限一說。

如果要使激光器的調制帶寬得到提高，關鍵是降低激光器的電學寄生因素的影響，尤其需要降低寄生電容及載流子在量子阱結構中的輸運過程。

激光器帶寬測試標準有哪些？

激光器帶寬測試主要關注的是其調制帶寬，這涉及到激光器在高頻信號調制下保持線性響應的能力。測試標準和方法可以幫助確保激光器性能滿足特定應用的要求。

激光器帶寬測試相關的標準和測試要點：

調制頻率帶寬的測試：

提高激光器調制帶寬的方法包括采用應變補償多量子阱結構等，這是設計層面的考慮而非直接測試標準，但理解這些原理有助于評估激光器的設計是否有利于寬帶調制。

LED與激光器的調制帶寬測試標準：

雖然直接針對LED，但原理相近，提到調制帶寬不是光譜長度單位，而是指激光器調制能力的度量。這強調了測試時應關注的是調制信號的頻率范圍而非光譜特性。

高效直接調制激光器帶寬測試方案：

包括具體的測試步驟，如設置起始頻率、終止頻率、掃描點數等參數；使用S21測量類型，通過光纖跳線連接測試儀器；進行光電校準后測量被測件參數；使用光標搜索功能確定3dB帶寬等。這些步驟雖然未直接指出遵循的具體標準，但提供了通用的測試流程。

半導體激光器芯片3dB帶寬的測量：

強調了3dB帶寬作為衡量激光器調制能力的關鍵指標，通常表示信號功率下降一半時的頻率，是激光器性能評價中的一個重要參數。

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