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(yīng)該叫激光器調(diào)制帶寬。

一般激光器帶寬在半導(dǎo)體激光器上應(yīng)用很多，半導(dǎo)體激光器的調(diào)制帶寬是指可以輸出的或者加載的最高信號速率（對數(shù)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(diào)制，調(diào)制的模式，以及定義。

所謂的帶寬指的就是在調(diào)制中出現(xiàn)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(diào)制。

激光器帶寬產(chǎn)生的原理是怎樣的呢？

激光器的帶寬，更具體地稱為調(diào)制帶寬，是指激光器能夠有效傳輸或調(diào)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(shù)據(jù)傳輸和精密測量等應(yīng)用中的性能至關(guān)重要。

激光器調(diào)制帶寬的一些基本原理：

調(diào)制機制

直接調(diào)制：在直接調(diào)制中，信號直接施加于激光器的驅(qū)動電流，導(dǎo)致輸出光強隨電流變化而變化。直接調(diào)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(yīng)，這些因素會影響激光器響應(yīng)快速變化信號的能力。

外調(diào)制：外調(diào)制則使用單獨的調(diào)制器元件（如電光調(diào)制器、聲光調(diào)制器等）來調(diào)制已經(jīng)產(chǎn)生的連續(xù)激光束，這種方式通常能實現(xiàn)更高的調(diào)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(qū)中載流子的壽命決定了它對快速變化信號的響應(yīng)速度。較短的載流子壽命有助于提高調(diào)制帶寬。

熱效應(yīng)：激光器在工作時會產(chǎn)生熱量，熱效應(yīng)會導(dǎo)致波長漂移和閾值電流增加，影響調(diào)制速度和穩(wěn)定性。

色散：光學(xué)系統(tǒng)中的色散效應(yīng)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(yīng)變量子阱結(jié)構(gòu)

如之前提及，采用應(yīng)變補償多量子阱結(jié)構(gòu)可以提升調(diào)制帶寬。這種結(jié)構(gòu)通過改變量子阱材料的晶格常數(shù)，產(chǎn)生應(yīng)力，從而影響電子能帶結(jié)構(gòu)，減少俄歇復(fù)合，提高弛豫振蕩頻率和調(diào)制帶寬。

3dB帶寬

在實際測試中，調(diào)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(diào)制頻率。這是衡量激光器高頻響應(yīng)能力的一個關(guān)鍵指標。

測試方法

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

在激光器芯片內(nèi)部，直觀的來看帶寬本來就應(yīng)該通過電子空穴的復(fù)合時間常數(shù)限定。

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

但是電子和空穴不是一進去就馬上復(fù)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(fù)合區(qū)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(diào)制帶寬得到提高，關(guān)鍵是降低激光器的電學(xué)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(jié)構(gòu)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(guān)注的是其調(diào)制帶寬，這涉及到激光器在高頻信號調(diào)制下保持線性響應(yīng)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(yīng)用的要求。

激光器帶寬測試相關(guān)的標準和測試要點：

調(diào)制頻率帶寬的測試：

提高激光器調(diào)制帶寬的方法包括采用應(yīng)變補償多量子阱結(jié)構(gòu)等，這是設(shè)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(shè)計是否有利于寬帶調(diào)制。

LED與激光器的調(diào)制帶寬測試標準：

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

高效直接調(diào)制激光器帶寬測試方案：

包括具體的測試步驟，如設(shè)置起始頻率、終止頻率、掃描點數(shù)等參數(shù)；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(shù)；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(dǎo)體激光器芯片3dB帶寬的測量：

強調(diào)了3dB帶寬作為衡量激光器調(diào)制能力的關(guān)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(shù)。

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