可调谐半导体激光器1/f噪声的实验研究

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波长可调谐半导体激光器在通信、传感及检测等方面有着重要应用。可调谐半导体激光器内部缺陷、陷阱和结构的不完整都会引起1/f噪声,包括1/f电噪声和1/f光噪声。1/f噪声的存在给可调谐半导体激光器的实际应用带来了一些问题,例如输出光的线宽展宽、系统信噪比较低等。
  本论文主要围绕可调谐半导体激光器的1/f噪声特性以及来源展开研究,具体内容如下:
  (1)在构建1/f电噪声测量系统的基础上,对分布式反馈(Distributed Feedback, DFB)激光器和两种不同类型的分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector,DBR)激光器的1/f电噪声进行了实际测量。研究结果表明,三种激光器的有源区都存在显著的1/f电噪声,其中DFB激光器具有较大的串联电阻,而DBR激光器的有源区具有较大的泄漏电流;采样光栅DBR(Sampled Grating DBR,SG-DBR)激光器和数字超模DBR(Digital Supermode DBR,DS-DBR)激光器无源区存在显著的1/f电噪声,并且随节区偏置电流增大而增加,达到一定大小后趋近饱和。
  (2)实验研究了DS-DBR激光器的1/f光相位噪声。实验结果表明,当对DS-DBR可调谐半导体激光器的无源区施加偏置时,激光器低频段的光相位噪声水平显著升高。
  (3)对DS-DBR激光器进行了老化实验研究。研究发现DS-DBR激光器的有源区在老化初期产生了退火效应;而激光器的光栅区在退化时发生明显劣化,导致1/f电噪声增加。进一步结合DS-DBR激光器退化对1/f电噪声的影响,对利用1/f电噪声特性来评估器件可靠性进行了讨论。
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