温度引起的光波长失谐对量子点分布式反馈激光器的影响

齐楚|纪龙丽|文璐王|宁亮|崔向如|徐晓川|姚勇|王家伟|王婷|张建军|王志豪|段建安

摘要

在这项研究中，我们实验性地探讨了量子点分布式反馈（QD DFB）激光器在温度范围内的静态特性、光噪声和反馈动态。实验温度范围从 $20{}^{\circ }\text{摄氏度}$' 到 $85{}^{\circ }\text{摄氏度}$'。我们的研究结果表明，激光器的性能与材料增益峰值与激光波长之间的光波长失谐（OWD）值密切相关。较小的OWD值可以显著提升整体性能。在 $20{}^{\circ }\text{摄氏度}$' 时，激光器表现出较大的OWD值（21.9纳米），相应的相对强度噪声（RIN）为−132.5 dB/Hz，光谱线宽为35.6 MHz。此外，当反馈强度超过−16.7 dB时，激光器的稳定性会略有下降，表现为射频谱线变宽和侧模抑制比逐渐降低。随着温度升高到 $55{}^{\circ }\text{摄氏度}$'，OWD值逐渐减小至接近零，从而改善了噪声特性（RIN降至约−149 dB/Hz），光谱线宽也减少了近三个数量级。在这种条件下，即使在高达−5.8 dB的强光反馈下，激光器仍能保持稳定运行。通过综合分析，我们确定最佳工作温度约为 $70{}^{\circ }\text{摄氏度}$'，此时OWD值接近零。这项研究全面揭示了OWD对QD DFB激光器在宽温度范围内的特性指标和反馈动态的深远影响，为设计不受温度影响且无需隔离器的半导体激光源提供了宝贵的见解，有助于先进光子系统的开发。