我們使用雷射二極體作為增益介質，其二個半導雷射最大輸 出功率皆為 40mW，而臨界電流約為 30 mA，中心波長約為 840 nm。
我們所工作的電流在 100 mA，其輸出光強大約為 27 mW，最大可操 作的電流則為 110 mA。由圖 5-1（a）與圖 5-1（b）可發現，電流在 40 mA 至 110 mA 為線性的，而且沒有外腔的半導體雷射其輸出光強 會比外腔式半導體雷射的輸出光強還大。圖 5-1（a）與圖 5-1（b）則 為外腔雷射 1 與 2 的輸出光強與輸入電流對應圖 (L-I curve)。
0 20 40 60 80 100 120 0
5 10 15 20 25 30 35 40 45
Laser Output (mW)
Current (mA) Laser 1
ECL1
圖 5-1（a）ECL1 輸出光強與輸入電流對應圖
0 20 40 60 80 100 120
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Laser output(mW)
Current (mA) Laser2
ECL2
圖 5-1（b）ECL2 輸出光強與輸入電流對應圖
我們在具有外腔的情況下，我們的半導體雷射具有輸出波長 可調的功能，利用微調反射鏡的水平角度我們可以調整輸出光的波 長。我們使用 ANDO AQ6317B 的光頻譜分析儀量測，其解析度為 0.01 nm。圖 4-2（a）中所示為外腔式半導體雷射一號 ( ECL1) 的光譜圖，
圖中紀錄著在外加電流 100 mA 時，我們調整不同波長的光譜，由圖 可知本實驗中的此外腔半導體雷射其輸出波長最小約為 837.02nm、
最大約為 839.34 nm，波長可調範圍約在 2.32nm 左右。由圖 4-2（a）
可得知其 SMSR≈ 32 dBm。
圖 5-2（b）中所示為外腔式半導體雷射二號( ECL2 ) 的光譜 圖，圖中紀錄著在外加電流 100 mA 時，我們調整不同波長的光譜，
由圖可知本實驗中的此外腔半導體雷射其輸出波長最小約為 836.88 nm、最大約為 838.88 nm，波長可調範圍約在 2nm 左右。由圖 4-2
（b）可得知其 SMSR≈ 31 dBm。
當我們持續微調外腔雷射的反射鏡的水平角度，使的波長調至 最大或最小，假使我們再持續微調反射鏡的水平角度，則其外腔雷射 的頻率則會跳回至外腔雷射其中一根的模態。圖 5-2（a）與圖 5-2
（b）則為 ECL 波長可調範圍。
830 835 840 845 -60
-40 -20
ECL1 tunable range
dBm
wavelength(nm)
圖 5-2（a）ECL1 波長可調範圍的光譜圖
830 835 840 845
-40 -20
ECL2 tunable range
dBm
wavelength(nm)
我們透過 Burleigh 的 F-P 干涉儀來觀察波長輸出的情況，
其結果如圖 5-3（a）與 5-3（b）所示，其中藍色的線所代表著是 Ramp Voltage，而一個模態與令一個模態之間的間距則為 2 GHz。我們可 以看到代表波長的尖峰出現在三角波的上升區段，可發現我們所架設 二個外腔雷射皆為單一模態的雷射 (signal mode) 。
圖 5-3（a）利用 F-P 干涉儀觀察 ECL1
圖 5-3（b）利用 F-P 干涉儀觀察 ECL2
我們改變外腔雷射的電流，利用波長儀來觀察外腔雷射頻率的變 動，其結果如圖 5-4（a）與圖 5-4（b）所示，外腔雷射一則為 1.66 GHz/mA、外腔雷射二則為 1.86 GHz/mA。
我們改變外腔雷射 PZT 的電壓值，利用 F-P 干涉儀來觀察雷射 頻率的變動，其結果如圖 5-5（a）與圖 5-5（b）所示，外腔雷射一 則為 3 .8 MHz/V、外腔雷射二則為 7.62 MHz/V。由於外腔雷射 1 與 外腔雷射 2 在 PZT 的裝設位置有些許的不同，外腔雷射 1 的 PZT 裝在 一個單軸線性平移台上，而外腔雷射二的 PZT 則是裝設在反射鏡後
1 頻率變化量對 PZT 電壓則小於外腔雷射 2。由於利用 F-P 干涉儀來 觀察，而且雷射在未鎖的情況下會有頻率晃動，頻率本身的擾動大約 40 MHz。表 5-1 則是外腔式半導體雷射一與二的基本特性。
45 50 55 60 65 70 75 80 85
358880 358890 358900 358910 358920 358930 358940 358950
Frequency (GHz)
Current (mA)
ECL1
圖 5-4（a）ECL1 頻率變化量與電流對應圖
45 50 55 60 65 70 75 80 85
358240 358250 358260 358270 358280 358290 358300 358310
Frequency (GHz)
Current (mA)
ECL2
圖 5-4（b）ECL2 頻率變化量與電流對應圖
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 -50
0 50 100 150 200 250 300 350
Frequency (MHz)
Voltage (v)
ECL1
圖 5-5（a）ECL1 頻率變化量與 PZT 電壓對應圖
110 120 130 140 150 160 170
-100 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Frequency (MHz)
Voltage (V)
ECL2
ECL 1 ECL 2 Wavelength ~840 nm
(@I=100mA)
~840 nm (@I=100mA) Power 40 mW @ 110 mA 40 mW @ 110 mA Current vs. freq 1.66 GHz/mA 1.86 GHz/mA Voltage vs. freq 3 .8 MHz/V 7.62 MHz/V
表 5-1 外腔式半導體雷射的特性
5-1.2 外腔式半導體雷射未鎖時頻率晃動量測特性
我們透過 F-P 干涉儀來觀察波長輸出的情況，觀察外腔半導體雷 射在未鎖的情形下其頻率的漂移狀況。經過 40 分鐘的量測之後，可 以發現外腔半導體雷射一號與二號，在未鎖的情形下，外腔半導體雷 射一號其頻率漂移量約為 270 MHz，外腔半導體雷射二號其頻率漂移 量約為 250 MHz，如圖 5-6（a）與圖 5-6（b）所示。
0 10 20 30 40 -150
-100 -50 0 50 100
150 ECL1
Frequency Drift(MHz)
time (min)
圖 5-6（a）ECL1 頻率漂移與時間對應圖
0 20
-250 -200 -150 -100 -50 0
40
ECL2
Frequency Drift(MHz)
time(min)
圖 5-6（b）ECL2 頻率漂移與時間對應圖