波長可調外腔式雷射架構設計

首先在雷射晶片的一端鏡面作抗反射鍍膜，以提高外腔式雷射的可調波段範圍；

並在另一端作高反射的 DBR 鍍膜，可減少雷射光的損耗以降低外腔式雷射的耦合臨 界電流。將雷射晶片放置於溫控銅座上，使用 Keithley2520 作為電流源供應器，透過 探針將電流注入雷射晶片中。並利用三軸平儀台調整 為 0.68 的非球面透鏡 ( THORLABS C330TME-C )將雷射光聚成理想的平行光束，再將光打入條紋密度為 1200 條/ mm 的繞射光柵，其反射率頻譜如圖 3-9。待調整好光柵與入射光的角度至 約 50 度左右後，讓光柵的一階反射光可反饋回原雷射即形成所謂的外腔式雷射，收 光部分由光柵的零階出光組成。如圖 3-10所示為單邊出光的 Littrow 外腔式雷射架構 的示意圖，由平面反射鏡反射的零階光再由另一透鏡聚光至多模態光纖( multimode fiber )，再接入 ANDO AQ-6315E 光譜分析儀( Optical Spectrum Analyzer, OSA )中以得 到外腔式雷射的單模態發光頻譜圖，或是將外腔式雷射的單模態光打入 Ge 偵測器收 光後，可得到特定波長的單模態光的 L-I-V 圖。

本論文前後使用兩種外腔式雷射架構，分別為固定出光方向的 Littrow 單邊出光 系統與 Littrow 雙邊出光系統，如下所描述。

圖 3-9 表面鍍鋁、 = 36°52’、條紋密度為 1200 條/ mm 光柵的 一階繞射效率對波長的曲線圖

S

P

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圖 3-10 單邊出光外腔式雷射架構示意圖

架構一：Littrow 單邊出光系統

由於光柵零階的出光角度會隨著光柵角度的改變而有所偏移，因此我們初步設計 一個平行鋁塊以擺放光柵與反射鏡來固定出光方向[24]，如圖 3-11(1)的示意圖。圖中 的紅色部分(上方鋁塊)為兩平行鋁塊所組成，一側擺放繞射光柵、另一側則擺放平面 反射鏡，藉由轉動後方的螺絲起子可將鋁塊往前推進，確保繞射光柵與反射鏡以同樣 角度轉動，達到繞射光柵角度的控制與固定的出光方向。而綠色部分(下方鋁塊)為一 個中間被縱向切開的鋁塊，上方打牙鑽入螺絲起子，藉由螺絲的轉動將縫隙撐開以達 到光柵傾斜角度的調整，實體圖如圖 3-11(2)所示。圖 3-12的為 Littrow 單邊出光系統 的外腔式雷射架構系統圖，其外部腔長約為 30 公分左右。

圖 3-11 (1)平行鋁塊示意圖(2)平行鋁塊實體圖

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圖 3-12 架構一 Littrow 單邊出光系統外腔式雷射架構系統圖

架構二：Littrow 雙邊出光系統

鑑於單邊出光的 Littrow 外腔式雷射系統的出光僅能由光柵的零階出光組成，由 於光柵的零階光與一階反射光兩者間為一相互消長的關係，因此當所使用的光柵一皆 反射率較高時，相對的外腔式雷射的零階出光相對的變小很多，再加上零階出光無固 定的方向等原因，因此再設計另一套雙邊出光的外腔式雷射系統以便使用。為了達到 更加精準的量測結果，我們在此套系統的固定光柵的基座部分上作改良，選擇採用 NEWPORT 的 Grating Mount ( DGM-1 )以確保最好的一階反饋光回到原雷射中。此系 統同樣採用探針將電流注入雷射，並且為防止雷射光被長度過長的銅座底部擋住影響 出光效率，而使用厚度 2 mm 的溫控銅座，如圖 3-13所示。圖 3-14為 Littrow 雙邊出 光的外腔式雷射架構系統圖，圖中外部腔長約為 35 公分左右。

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圖 3-13 厚 2 mm 的溫控銅座圖

圖 3-14 架構二 Littrow 雙邊出光外腔式雷射架構系統圖

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