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(duì)嗎？

今天中為檢驗(yàn)小編帶你了解激光器帶寬的知識(shí)。

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(gè)光譜的長(zhǎng)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(hào)速率（對(duì)數(shù)字信號(hào)而言），或者是輸出（或加載的）模擬信號(hào)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(shí)也是二進(jìn)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(chēng)為調(diào)制帶寬，是指激光器能夠有效傳輸或調(diào)制的信號(hào)的最高頻率或最大帶寬。這一概念對(duì)于理解激光器在高速通信、數(shù)據(jù)傳輸和精密測(cè)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(jī)制

直接調(diào)制：在直接調(diào)制中，信號(hào)直接施加于激光器的驅(qū)動(dòng)電流，導(dǎo)致輸出光強(qiáng)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(huì)影響激光器響應(yīng)快速變化信號(hào)的能力。

外調(diào)制：外調(diào)制則使用單獨(dú)的調(diào)制器元件（如電光調(diào)制器、聲光調(diào)制器等）來(lái)調(diào)制已經(jīng)產(chǎn)生的連續(xù)激光束，這種方式通常能實(shí)現(xiàn)更高的調(diào)制帶寬，因?yàn)榧す馄鞅旧聿恢苯映惺芨咚傩盘?hào)的負(fù)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(duì)快速變化信號(hào)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(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，熱效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致波長(zhǎng)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(hào)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(bǔ)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(guò)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(shí)際測(cè)試中，調(diào)制帶寬通常以3dB帶寬來(lái)定義，即激光器輸出功率相對(duì)于低頻時(shí)下降3dB（約等于功率降低至原來(lái)的一半）時(shí)的調(diào)制頻率。這是衡量激光器高頻響應(yīng)能力的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。

測(cè)試方法

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

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

其實(shí)就是電轉(zhuǎn)化光的速率，快不快，因?yàn)樽⑷腚娏饕鶕?jù)信號(hào)快速切換電壓大小，這個(gè)切換的時(shí)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(gè)信號(hào)發(fā)出。

但是電子和空穴不是一進(jìn)去就馬上復(fù)合的，一定電壓下，它都會(huì) 選擇慢慢悠悠的跑，偶爾有捷徑還想著不過(guò)復(fù)合區(qū)直接穿過(guò)去，材料里面有缺陷、電阻、電容等等都會(huì)有影響。

因此也就有了帶寬極限一說(shuō)。

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(yùn)過(guò)程。

激光器帶寬測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有哪些？

激光器帶寬測(cè)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(hào)調(diào)制下保持線性響應(yīng)的能力。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)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(cè)試相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試要點(diǎn)：

調(diào)制頻率帶寬的測(cè)試：

提高激光器調(diào)制帶寬的方法包括采用應(yīng)變補(bǔ)償多量子阱結(jié)構(gòu)等，這是設(shè)計(jì)層面的考慮而非直接測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，但理解這些原理有助于評(píng)估激光器的設(shè)計(jì)是否有利于寬帶調(diào)制。

LED與激光器的調(diào)制帶寬測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：

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

高效直接調(diào)制激光器帶寬測(cè)試方案：

包括具體的測(cè)試步驟，如設(shè)置起始頻率、終止頻率、掃描點(diǎn)數(shù)等參數(shù)；使用S21測(cè)量類(lèi)型，通過(guò)光纖跳線連接測(cè)試儀器；進(jìn)行光電校準(zhǔn)后測(cè)量被測(cè)件參數(shù)；使用光標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)，但提供了通用的測(cè)試流程。

半導(dǎo)體激光器芯片3dB帶寬的測(cè)量：

強(qiáng)調(diào)了3dB帶寬作為衡量激光器調(diào)制能力的關(guān)鍵指標(biāo)，通常表示信號(hào)功率下降一半時(shí)的頻率，是激光器性能評(píng)價(jià)中的一個(gè)重要參數(shù)。

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