高速光电探测器频率响应的精确表征

《高速光电探测器频率响应的精确表征》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第27卷第9期半导体学报Vol.27No.92006年9月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSSep.,2006高速光探测器频率响应的精确表征•温继敏伞海生黄亨沛谢亮祝宁华赵玲娟王圩(中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室,北京100083)摘要:提出一种新的基于分布布拉格反射可调激光器的光外差频率响应测试系统,并给出了准确有效的校准方法来消除输出光功率和拍频线宽的波动等引起的误差,从而可以精确表征高速光探测器的频率响应特性.通过对标准高速光探测器的测试和校准,得到的结果与制造商提供的数据表相当符合,证明了该测试方法的准确性和

2、有效性.文中也研究了系统中可能会影响频响特性测量的其他因素,如光源的边模抑制比、波长调谐速度等.关键词:DBR可调激光器;光外差技术;频率响应;高速光探测器EEACC:7230中图分类号:TN247文献标识码:A文章编号:025324177(2006)0921630205示意图,主要由DBR可调光源、光纤环形干涉仪、1引言探测分析装置以及GPIB控制部件四部分组成.其中最显著的特征是,仅用一只DBR可调激光器就高速光探测器是光传输和光信号处理系统中的替代了传统光外差测试系统中的两只频率匹配和频基本元件,然而随着光探测器的带宽超过几十率稳定性要求苛刻的激光器.本

3、文采用的四段式GHz,其频率响应特性的精确表征变得越来越难.115μm多量子阱(MQW)DBR可调激光器,由有源最近二十年来发展的频率响应测试方法有四大类:增益区(active)、前/后布拉格光栅区(Bragg)、相区[1]网络分析仪频率扫描测试法、光脉冲频谱分析[2][3]法、干涉的频率调制边带谱分析法和光外差[4][5]法.前三种方法都存在不同程度的局限性,将越来越难于满足频率响应测试的宽带要求.[4～7]已经证明光外差法是一种有效的方法,其优点在于不需要额外的校准光源(在所测频带上频率响应特性已知或者相当平坦),就可测试光探测器的宽带频率响应.然而,传统

4、的光外差测试系统需要[8]两只频率匹配和频率稳定性要求苛刻的激光器,因而需要一套精密的温度监控系统或机械微调装置;且环境对任何一个光源的相对扰动都会带来拍频频率的漂移,因此系统复杂而且稳定性差.本文提出了一种基于分布布拉格反射(DBR)可调激光器的光外差测试系统,系统简单可靠,并针对不同情图1基于DBR可调激光器的光外差频率响应测试系统况,提出了两种误差校准方法,光功率和拍频信号线Fig.1Frequencyresponsemeasurementsystemusing宽波动的误差可以通过校准被消除,因而测试精度heterodynemethodbasedonDB

5、Rtunablelaser大大提高.通过对标准高速光探测器的测量,实验结果证明了校准方法的有效性.(phase)组成.在有源增益区注入稳定的低噪声直流源,布拉格光栅区短接到地,采用Agilent33250A2测试系统和校准原理函数波形发生器产生幅度和频率连续可调的方波电压信号,通过270Ω的分压电阻加载到激光器相区,2.1测试系统使得激光器的输出光周期性地位于两个不同的频图1是本文提出的光外差频率响应测试系统的率.光纤环形干涉仪为约118km的G653单模光纤.•通信作者.Email:nhzhu@red.semi.ac.cn2006201217收到,20062

6、02223定稿2006中国电子学会第9期温继敏等:高速光探测器频率响应的精确表征1631调节方波的半周期τ=9μs,恰好等于干涉仪时延臂高电平VH为600mV,低电平VL从600mV调节到引入的额外延时.两束频率差固定的光保持同步,并300mV,相应地,拍频信号扫描的范围为0～耦合到待测光探测器的光敏面进行混频.产生的拍30GHz.图2(b)即为DBR可调激光器的相区加载频信号的中心频率νb可以通过控制方波信号的幅该方波电压后的输出光谱.可以看出边模与主模的度来实现连续可调.拍频信号的功率谱由Advan2波长差超过了015nm,因此边模与主模的拍频频率test

7、公司的R3182频谱分析仪(已从0～40GHz校超过了60GHz;而且,即使有某两个边模之间的拍准到同轴输入端)记录,可以读出峰值功率Pb(νb)和频频率可能会等于主模之间的拍频频率,由于边模功率谱线宽δνb.由Advantest公司的Q8384光谱分抑制比大于29dB,边模引起的影响也是可以忽略析仪记录对应两个波长的光强P1和P2,这样可以的.通过下文提出的校准方法来消除光功率和拍频信号另外,在每个调谐周期,拍频实际上都会经历一线宽波动的误差.在干涉仪时延臂上加偏振控制器,个动态过程,考察这一过程,需测量DBR可调激光是为了消除两束光的偏振方向夹角<不同对结

8、果的器的波长调谐速度.实验表明,当调谐