臺灣博碩士論文加值系統

雷射二極體 (Laser Diode) 或稱半導體雷射 (Semiconductor Laser) 具有體積小、耗電少、反應快、耐衝撞、壽命長、效率高、價格低、可直接高速調制等優點，在光電系統和日常生活中的應用範圍十分廣泛，例如光纖通訊、光儲存、材料處理、精密量測等領域。隨著雷射二極體的波長涵蓋波段日擴、功率日增、穩定度漸漸提高等優點，因此對於整體光電產業，雷射二極體具有舉足輕重的地位。
雷射二極體對反射回來的光十分敏感，反射回來的光和雷射二極體結構中的主動層作用，使得折射係數和增益曲線改變，因而輸出頻譜特性亦將有不同。一般傳統雷射二極體往往反射回來的光又對其產生不良的作用，因此利用外加共振腔光回授系統來改善雷射二極體頻譜特性是我們主要探討的主題。
當回授能量比率太大時，雷射二極體的模態變得混亂(chaos)，頻寬由數10 MHz膨脹至數10 GHz。所以我們設計共振腔來作為雷射二極體的外加光回授系統，且回授能量比率很小，當雷射二極體的振盪頻率和外加共振腔的共振頻率峰值靠近時，雷射二極體的振盪頻率將會被鎖定在外加光回授系統的共振頻率上而達到穩頻的效果，此時頻寬亦同時被縮減了。而共振腔的精微值（Finesse）影響外加光回授系統對雷射二極體穩頻及窄頻的效果，精微值愈大能使雷射頻寬愈窄。
本實驗使用的是未鍍抗反射膜的雷射二極體，觀察雷射在不同結構的共振腔回授造成譜線特性的改變。
使用平板型費比－裴洛共振腔回授系統時，必須使共振腔面與光路不能垂直為以避免其他的光反射回雷射二極體，但這也造成了許多損耗導致光的穿透率太低而無法進行量測。
使用法克斯－史密斯共振腔回授系統時，當回授率大約為-36dB，雷射二極體的頻率被鎖在外部共振腔的頻率上；若回授率太大，則無法觀察到共振腔的穿透模。

第一章 簡介 1
第二章 雷射二極體原理 3
2.1 雷射二極體構造 3
2.2 輸入電流－光輸出功率特性曲線 4
2.3 費比－裴洛雷射共振腔 6
2.4 增益原理 8
2.5 溫度對雷射二極體特性的影響 11
第三章 雷射二極體外加光學回授調變 13
3.1 外腔式半導體雷射 13
3.2 外腔回授調變 14
第四章 實驗裝置與步驟 16
4.1 實驗裝置 16
4.1.1 雷射二極體 16
4.1.2 光學隔離器 16
4.1.3 壓電陶瓷致動器 18
4.2 雷射驅動電路設計 19
4.3 實驗架設 20
4.2.1 平板型費比－裴洛共振腔回授 21
4.2.2 法克斯－史密斯共振腔回授 22
第五章 實驗結果與分析 23
5.1 平板型費比－裴洛共振腔回授 24
5.2 法克斯－史密斯共振腔回授 26
第六章 結論 29
參考文獻 31

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