L-I 量測系統

我們可以藉由觀察 L-I 圖得到半導體雷射中臨界電流(threshold current)。我 們架設光功率-電流量測系統如圖 4.6，利用 HP8114A 脈衝產生器作為環形雷射驅 動裝置，提供脈衝電壓經由探針將電流灌入雷射晶粒，再串聯 1 歐姆電阻轉換出 電壓訊號，並經由 Tektronix TDS2024 示波器讀取訊號。雷射晶粒所發出的光經由 透鏡聚焦於光偵測器上，再將輸出的訊號連接至 Tektronix TDS2024 示波器讀取。

而整套系統藉由 GPIB 與電腦連線，由 Labview 程式控制脈衝產生器與示波器，

讀取示波器量測到的數據，再利用電腦運算繪出 L-I 圖[1]。

圖4.6 L-I量測系統 4.4 環型雷射量測結果

這次實驗脊狀波導蝕刻高度約 1.0μm，接下來將會針對直線波導端和非直線 波導端個自的光譜特性、L-I 等量測結果作討論。圖 4.10[1]為我們進行量測時的 雷射波導模型及相關尺寸。其中 L1 為非波導區的長度，L2 為波導區的長度，D 為環型共振腔直徑，w 為波導寬度。

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圖4.10 量測雷射的相關尺寸圖

接下來主要討論環形雷射輸出的模態分析，理論上環型雙輸出雷射主要是由 環型共振腔組合而成，所以在低注入電流時環形共振腔會先達到雷射啟動條件，，

環型共振腔中的在電流注入增加，環形共振腔中正/反方向的光束會在 Y-型波導與 環形共振腔交接處產生四波混頻的情形。

圖4.11 Sample(A)示意圖

D

L1

L2

W

h

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Sample(A)為環半徑 500um、波導長度 785um 的環型雙輸出雷射。

圖 4.12 之 B、C、D、E 分別表示四個端點的量測位置由 Sample(A)L-I 圖中

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段與非波導段行成兩個獨立的直線形共振腔。

654.0 654.5 655.0 655.5 656.0 656.5 657.0

0

654.0 654.5 655.0 655.5 656.0 656.5 657.0

0

45

46

第五章 結論

本實驗主要研究單環雙輸出半導體雷射輸出特性，並且透過探討輸出的模態 和模距來分析波導區域和非波導區域的輸出特性，發現環形共振腔光可以有效激 發量子井材料的光學非線性效應，因而其輸出與一般雷射二極體具有很大不同的 輸出特性。

因為光學非線性的效應造成環形雷射不只是由 Y-型波導端輸出，也會因為 克爾效益造成光束自聚焦而由非波導區輸出，從光譜量測圖中發現環形雷射兩端 輸出的光譜不相同，發現在波導端之輸出光譜，除了環型共振腔雷射光譜之外，

還包括一明顯的線性共振腔縱模態分佈光譜及另一不同波長的雷射光譜，而在非 波導端之光譜則是異於波導端的窄頻寬光譜。藉由光學非線性四波混頻理論模型 建立，可以解釋受到環形共振腔正反/方向的雷射激發作用造成共軛反射，因此光 在波導端或非波導端與共軛反射區之間行成光學共振，同時也會因四波混頻產生 新的雷射波峰。

量子井材料有顯著的光學非線性，透過環形雷射共振腔正/反方向兩強光的 作用可以有效激發四波混頻效應的共軛反射區，因共軛反射造成參數放大 (parametric amplification)作用而達到雷射條件，光輸出除了滿足雷射共振的條件 之外，也要滿足四波混頻的條件，因此輸出光譜與 L-I 特性與一般雷射不同。這 種四波混頻光學非線性的激發機制可以控制在一特定區域產生，對未來光積電路 新元件的研究方向上能有所助益。

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參考文獻

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