吸收區塊的比例對鎖模脈衝的影響

改變被動式鎖模雷射的特性最直接的方法就是調變吸收區對增益區的比例，因此 我們在一固定共振腔長度內調變吸收區對增益區的比例，即改變吸收區與增益區在共 振腔中所佔的長度。若增加飽和吸收區的長度會有提高飽和吸收的量，可以使脈衝穿 過此飽和吸收區時能被壓縮得更多，且同時增益區的長度減少，會使臨界電流增加，

並且造成增益區的能階被填得更滿，而增加增益區的飽和能量 [28] 。

我們將共振腔長度維持在 2.5mm，調變三種飽和吸收區域與增益區域之間的比例 分別為1:5、1:6 與 1:8，其中吸收區域所佔的比例為 1/6 、1/7 與 1/9。如圖 5-10 則為 三種不同吸收區比例的被動式鎖模量子點雷射在逆向偏壓為-4V 到-8V 間的注入增益 電流對輸出雷射光的光特性曲線。由於吸收區在共振腔中的比例愈大者，其增益區愈 小，因此在損耗增大與增益減小的情況下，其臨界電流也愈大。雖然如此但三個吸收 區比例大小中，臨界電流的大小都未隨逆向偏壓增加而增加，皆如同5.1 節所述，有 量子侷限史塔克效應的存在，使臨界電流在大的逆向偏壓下反而下降。

由於吸收區與增益區之間的比例不同，故有不同的增益電流注入面積，而為了在 相同的增益條件下做比較，我們將增益電流密度定在 280A/cm²左右，此增益電流密 度大小恰好使吸收區最大者產生足夠強度的鎖模脈衝光，而其分析結果如圖5-11。在 圖 5-11 中，三種不同比例的光譜在高逆向偏壓都有隨逆向偏壓增加而紅移的現象。

由於在此增益電流密度下，吸收區比例愈小者，如圖 5-10 所示，其光強度愈強，自 相位調制效應也愈強，所以可以在吸收區比增益區比例為1:8 者的光譜中，發現有較 多較明顯的調制波包。

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在脈衝寬度的部分，吸收區比例為 1:5、1:6 與 1:8 者，在不同的操作點下的脈衝 寬度三維強度圖分別為圖 5-12(a)、(b)與(c)。比較這三者可以發現，吸收區比例愈大 者，其代表短脈衝的藍色區域分布愈廣，可產生短脈衝的操作區域較大，但過大的吸 收區比例，也導致位在低增益電流且高逆向偏壓處，代表無脈衝訊號的黑色網狀區增 加，使得可用之操作點範圍減小。若將增益電流密度固定於 280A/cm²，隨著逆向偏 壓增加，三種吸收區比例的脈衝寬度變化，如圖 5-12 則可以發現，吸收區比例較大 者，其對脈衝的壓縮能力較好，使脈衝寬度較不容易因逆向偏壓減小而增加，更容易 維持相當短的脈衝。

因此提高的吸收區在共振腔中所佔的長度比例，可以使被動鎖模量子點雷射在產 生短脈衝的操作範圍更廣，可以注入較大的增益電流並維持相當短的脈衝，此有助於 提高脈衝的峰值強度。但須注意的是吸收區比例增加的同時，會使得臨界電流隨著逆 向偏壓的增加而大幅提高，所以增加吸收區的比例大小時，必須衡量高臨界電流所帶 來的負面效應，來改善被動鎖模雷射的特性。此外在吸收區比增益區比例為1:5 的鎖 模量子點雷射中，增益電流為26mA 且逆向偏壓為-7V 的情況下，有一極短的鎖模脈 衝，其寬度為2ps，重複頻率為 16GHz。

-10 共振腔長 式鎖模量

長為2.5mm 量子點雷射

m 且吸收區 射，在逆向偏

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區與增益區長 偏壓為-4V 到

長度比例分 到-8V 的，注

分別為1:5、

注入電流對輸

、1:6 與 1:8 輸出光特性

的被動 性曲線。

圖

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