第四章 製作 DFB 光纖雷射與實驗結果
4.3 DFB 光纖雷射之實驗結果
1536.0 1536.5 1537.0 1537.5 1538.0
-75 -70 -65 -60 -55 -50
dB
wavelength(nm)
transmission spectrum res=0.01nm
span=2nm
圖 4-7 穿透頻譜(非對稱光柵)
4.3 DFB 光纖雷射之實驗結果 4.3.1 實驗架構及觀察結果
我們把剛剛提到所製作的 DFB 光纖光柵拿來做 DFB 光纖雷射，實 驗的架構如圖 4-8，把離π相位移較近的一端接在 WDM coupler 980nm 激發端，在 1550nm 那一端觀察其雷射行為。圖 4-9 和圖 4-10 是從 OSA 來看光譜的變化，OSA 的解析度為 0.07nm，兩者的 span 的寬度
到 輸 出 之 中 心 波 長 約 為 1536.99nm ， 此 時 激 發 雷 射 的 功 率 約 為 210mW，由 1550nm 接收端所量到的雷射輸出功率約為 63µW。
圖 4-8 本實驗的 DFB 光纖雷射架構
圖 4-9 DFB 光纖雷射的光譜(span 3nm)
圖 4-10 DFB 光纖雷射的光譜(span 10nm)
從圖 4-7 的穿透頻譜來看，雷射波長是在 1536.99nm 的地方，而 1536.99nm 是在整個穿透頻譜右端 tail 下來的地方，並不是發生在 1536.572nm 的地方(π相位移處)，可見在 1536.572nm 的穿透深度不 夠大。接著，我們來看其 beating 信號，圖 4-11 是從 40GHz 的 RF analyzer 所觀察到的 RF 信號，基本上圖 4-11 前面兩個信號是儀器 本身就存在的，分別為在 0.9GHz 和 1.8GHz 的地方，圖 4-12 是沒有 接任何雷射信號時的 RF 頻譜，因此實際上只有一個 beating 信號，
在約 2.5GHz 的地方，所以可以推斷應該只有一個邊模存在。接著在
圖 4-11 DFB 光纖雷射的 beating 信號
4-12 無任何雷射信號時的 RF 頻譜
4.3.2 邊模壓縮比(side mode suppression ratio,SMSR)
雷射輸出包含主模和邊模，頻率分別為 f0和 fs，光強度為I0和
Is，兩者的頻率差為∆f 。定義邊模壓縮比為 SMSR=
Is
I0
(4.1)
而實際上我們實驗所決定的主模強度(I0)是直接量雷射的平均輸出 功率，這時是假定當邊模和主模的功率比很小。邊模的強度(Is)則直 接從 RF 頻譜分析儀來判斷，圖 4-13 為量測的架構。因為雷射輸出
圖 4-13 量 SMSR 的架構
功率很小，只有幾十個µW ，所以有用放大器來放大信號(放大約 25dB)，另外為了避免 ASE 的效應，又加了可調濾波器(tunable filter)
只取出有雷射的波段，而主模的功率就是利用電功率計來量經過放大 後的信號強度(圖 4-13 箭頭指向處)，而此時所量到的信號功率為 -35dBm，由圖 4-14 的 beating 信號可看到信號的強度，所以換算起 來 SMSR 可以達到-35-(-59.88)+3=27.88dB。
圖 4-14 DFB 光纖雷射的 beating 信號(有加濾波器)
第五章 結論與未來展望
在本論文中，我們建立了分析 DFB 光纖雷射的理論模型，藉此來 設計 DFB 光纖雷射。為了達到單模輸出，我們在 DFB 光柵中加入一π 相位移，從分析中可看到相位移在光柵中的位置會影響到雷射的輸出 功率，因此相位移在光柵中間並不是最好的選擇，反而靠近輸入激發 光源的那一端會有較好的雷射輸出效率，不管是模擬我們實驗上使用 的摻鉺光纖或摻鉺/鐿光纖都是如此。接著我們使用了一種最佳化的 方法來增加 DFB 光纖雷射的輸出，藉由增加有效腔長的觀點出發來改 進雷射的效率。在模擬摻鉺光纖的部分，此最佳化的方法成效並不是 很顯著，可能是摻鉺光纖對激發光源的吸收原本就不是很大了，所以 只增加不到 1mm 的腔長，並沒有太大改善。但是將此方法用在摻鉺/
鐿光纖上，雷射輸出效率就有明顯的增加。
完成 DFB 光纖雷射的分析設計部份，接著就希望是否實驗上也能 證實是如此，不過因為實驗室曝照光柵的系統對於要寫入一π相位移 的光柵仍一直在尋求突破和改善，現在我們已可以利用監控系統來做 逐段銜接均勻光柵，效果還不錯，但是如果有了一相位移存在，此監 控系統就無法很準確的判斷，所以無法很穩定的寫出這種π相位移的 光柵，這是目前仍然在改進的部分。也因為在這個實驗上我們所製作
的 DFB 光纖雷射的 SMSR 還不是很理想，所以還沒有去做雷射線寬的 量測。我們的分析中也發現，DFB 光纖雷射對於激發光源的吸收都不 大，如何利用激發光源有效地去激發 DFB 光纖雷射，也是日後可以透 過實驗或理論來探討的部分。
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