本篇著重介紹筱曉光子半導(dǎo)體激光器的波長穩(wěn)定性、線寬、偏振消光比和光束質(zhì)量四個(gè)測(cè)試項(xiàng)目。

一、波長穩(wěn)定性

激光器由于不同光芯片之間的差異、驅(qū)動(dòng)電流和溫控的波動(dòng)等因數(shù)，導(dǎo)致輸出波長會(huì)有小幅度的波動(dòng)。測(cè)試波長穩(wěn)定性是為了考量激光器輸出波長的波動(dòng)范圍、偏離目標(biāo)波長值的大小是否在可接受范圍內(nèi)。波長穩(wěn)定性測(cè)試適用于DFB激光器。

筱曉光子實(shí)驗(yàn)室使用FWM1216近紅外高精度激光波長計(jì)測(cè)試激光波長穩(wěn)定性，F(xiàn)WM1216可以通過LAN與計(jì)算機(jī)交互，界面非常直觀和簡(jiǎn)潔，可輕松配置系統(tǒng)和顯示所有信息，同時(shí)支持波長和功率測(cè)試，操作較為方便。

FWM1216采用全固態(tài)結(jié)構(gòu)，非機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件光學(xué)設(shè)計(jì)，測(cè)試速度快：1kHz 刷新速率，適合瞬態(tài)波長和功率測(cè)試。

1,使用網(wǎng)線連接計(jì)算機(jī)與波長計(jì)，使二者之間能夠通訊。

2,測(cè)試開始前，波長計(jì)需要預(yù)熱約45分鐘，預(yù)熱完成后進(jìn)行校準(zhǔn)，預(yù)熱指示燈和校準(zhǔn)指示燈均由紅色變?yōu)榫G色。

3,在計(jì)算機(jī)上點(diǎn)擊軟件，點(diǎn)擊軟件右下角的connect，軟件界面右側(cè)，可設(shè)置單位、波長范圍、平均次數(shù)和觸發(fā)頻率。

4,應(yīng)用程序可自動(dòng)適配合適的波長檢測(cè)范圍，測(cè)試開始后，軟件開始記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，顯示屏上可讀取實(shí)時(shí)的波長和功率值。

涉及儀器

Bristol 近紅外高精度激光波長計(jì) 520-1700nm 771B-NIR-FA

快速波長計(jì) 1250-1650nm (182-240THz)

二、激光線寬

激光線寬，指激光光源發(fā)射光譜的半高全寬,一般適用于窄線寬激光器，是光源單色性的量度，精確測(cè)量激光器的線寬對(duì)于評(píng)價(jià)單頻激光器的性能非常重要。

線寬測(cè)試采用自外差延時(shí)拍頻的方法，測(cè)試示意圖如下圖所示，使用的測(cè)試儀器為RSA5032頻譜儀和筱曉光子自研的線寬分析儀。讓測(cè)試激光通過隔離器后接入線寬分析儀，測(cè)試激光被分束器分為兩路。一路進(jìn)入延時(shí)光纖，

延時(shí)光纖的長度為50 km，在測(cè)量線寬為4kHz以上的激光時(shí)都是足夠的。另外一路進(jìn)入聲光調(diào)制器(AOM)。隨后兩束激光經(jīng)和束器接入到光電探測(cè)器，光電探測(cè)器輸出的電信號(hào)被頻譜儀所檢測(cè)。

1,在頻譜儀上根據(jù)線寬分析儀中AOM的移頻值設(shè)置好中心頻率。

2,Span初步設(shè)置為100MHz，后續(xù)可在根據(jù)實(shí)際情況精細(xì)化調(diào)整。

3,為減小誤差，設(shè)置平均次數(shù)對(duì)頻譜曲線進(jìn)行平滑化處理。

4,將掃描頻率設(shè)置為10KHz，此時(shí)掃描速度既不會(huì)太快也不會(huì)太慢。

5,受限于頻譜儀的分辨率，選擇測(cè)量-20dB處的寬度，在將其換算為線寬

涉及儀器

窄線寬激光線寬測(cè)量系統(tǒng)/線寬分析儀 1300-1700nm

三、偏振消光比

當(dāng)激光器選用保偏光纖輸出時(shí)，需要測(cè)試偏振消光比。通過將輸出激光的偏振性能映射到龐加萊球上，我們可以直觀地觀測(cè)到輸出激光的偏振性能。橢圓度和方位角表征了激光Ex、Ey兩個(gè)電場(chǎng)分量的相位差;半徑表征了光的偏振度。

接入激光后，緩慢增大光功率直至偏振消光比測(cè)試儀可以探測(cè)到激光。測(cè)試時(shí)，將光纖繞成環(huán)形，輕輕拉伸光纖，PER測(cè)試應(yīng)用程序可以自動(dòng)擬合出偏振消光比的最小值minPER。

涉及儀器

SK010PA 紫外/近紅外偏振分析儀 UV/UVIS/VIS/NIR/IR

四、光束質(zhì)量

光束質(zhì)量一般用M2光束質(zhì)量因子來衡量，M2因子被稱為激光光束質(zhì)量因子或衍射極限因子，它被定義為:

對(duì)于理想高斯光束，有M2=1，光束質(zhì)量好。

以633nm TLD 窄線寬激光器測(cè)試結(jié)果為例：

實(shí)際光束M2均大于1，表征了光束衍射極限的倍數(shù)。光束質(zhì)量因子M2表示為：

讓光束通過無相差透鏡，光束會(huì)匯聚在大約透鏡焦距位置處，對(duì)成像方的光路進(jìn)行切片式測(cè)量，得出透鏡后激光光路的相關(guān)參數(shù)，結(jié)合透鏡變化公式便可得出光束真實(shí)的參數(shù)信息。

由于實(shí)際光束的X方向束腰位置和Y方向束腰位置大多在不同位置，X方向上的發(fā)散角和Y方向上的發(fā)散角也大小不同，所以光束質(zhì)量因子M2分為

MX2和MY2，針對(duì)某一方向都有響應(yīng)的光斑中心，光斑直徑，激光發(fā)散角，瑞利長度等參數(shù)。

1,將M2 Beam On U3 M2分析儀兩個(gè)USB接口連接電腦，打開軟件。

2,安裝激光器，光纖輸出接口接到準(zhǔn)直器上。同時(shí)準(zhǔn)直器離M2透鏡最好有1米以上的距離，打開激光器

3,對(duì)齊光束（可以用熱感應(yīng)卡或激光顯示卡來輔助對(duì)光），在軟件上觀察激光光束非常接近X&Y十字線目標(biāo)圖像窗口

4,在軟件界面上打開M2圖標(biāo)，同時(shí)設(shè)定Z軸位置:選擇“Setup",接下來設(shè)置“Start Position"為0mm, “Stop Position"為280mm,“Step"為2mm

5,右下角Control界面一般Gain選擇5-10左右，調(diào)整一下曝光，F(xiàn)ilter Wheel界面一般選擇ND500（測(cè)試時(shí)主要根據(jù)光束調(diào)整這三項(xiàng)參數(shù)）

6,點(diǎn)擊Start圖標(biāo)，開始測(cè)試

7,測(cè)試完成后，點(diǎn)擊homing圖標(biāo)，電機(jī)返回原位置。

涉及儀器

DUMA M2 Beam U3光束質(zhì)量分析儀 350–1600nm