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基于频率补偿的窄脉冲量子级联激光器快速驱动技术

余兆安 姚志宏 梁圣法 张锦川 吕铁良

余兆安, 姚志宏, 梁圣法, 张锦川, 吕铁良. 基于频率补偿的窄脉冲量子级联激光器快速驱动技术[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(2): 206002-0206002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0206002
引用本文: 余兆安, 姚志宏, 梁圣法, 张锦川, 吕铁良. 基于频率补偿的窄脉冲量子级联激光器快速驱动技术[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(2): 206002-0206002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0206002
Yu Zhaoan, Yao Zhihong, Liang Shengfa, Zhang Jinchuan, Lv Tieliang. A fast driving technique for narrow pulsed quantum cascade lasers with frequency compensation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(2): 206002-0206002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0206002
Citation: Yu Zhaoan, Yao Zhihong, Liang Shengfa, Zhang Jinchuan, Lv Tieliang. A fast driving technique for narrow pulsed quantum cascade lasers with frequency compensation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(2): 206002-0206002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0206002

基于频率补偿的窄脉冲量子级联激光器快速驱动技术

doi: 10.3788/IRLA201645.0206002
基金项目: 

中国科学院微电子器件与集成技术重点实验室课题

详细信息
    作者简介:

    余兆安(1982-),男,助理研究员,主要从事气体传感器、半导体器件测量方法方面的研究。Email:yuzhaoan@ime.ac.cn

    通讯作者: 吕铁良(1963-),男,教授,博士生导师,主要从事气体传感器、系统集成、测控技术方面的研究。Email:TL_L@wh.sdu.edu.cn
  • 中图分类号: TP271.5

A fast driving technique for narrow pulsed quantum cascade lasers with frequency compensation

  • 摘要: 脉冲量子级联激光器(QCL)因自热效应会导致谱线展宽,故需极短的电流脉冲驱动。理论极限线宽所需的脉宽为5~15 ns,但由于环路寄生参数的影响,窄脉冲会引起信号过冲或振荡,因此目前商用的QCL驱动器无法满足这个要求。为获得更理想的激光器线宽,在常规脉冲恒流电路的基础上,采用频率补偿的方法来消除过冲和振荡,并设计了一款稳定的纳秒级激光器驱动电路。实验结果显示该驱动装置实现了峰值电流0~2 A、脉宽8.4~200 ns、上升时间4 ns、过冲1%的脉冲电流输出。使用中国科学院半导体研究所研制的波长4.6m激光器和傅里叶变换光谱仪进行测试,当驱动脉宽由100 ns减小到10 ns时,激光器线宽由0.35 cm-1线性递减到0.12 cm-1。综合验证表明,所设计的驱动装置实现了稳定的窄脉冲电流输出,尤其适用于量子级联激光器的窄线宽驱动及应用。
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-06-07
  • 修回日期:  2015-07-10
  • 刊出日期:  2016-02-25

基于频率补偿的窄脉冲量子级联激光器快速驱动技术

doi: 10.3788/IRLA201645.0206002
    作者简介:

    余兆安(1982-),男,助理研究员,主要从事气体传感器、半导体器件测量方法方面的研究。Email:yuzhaoan@ime.ac.cn

    通讯作者: 吕铁良(1963-),男,教授,博士生导师,主要从事气体传感器、系统集成、测控技术方面的研究。Email:TL_L@wh.sdu.edu.cn
基金项目:

中国科学院微电子器件与集成技术重点实验室课题

  • 中图分类号: TP271.5

摘要: 脉冲量子级联激光器(QCL)因自热效应会导致谱线展宽,故需极短的电流脉冲驱动。理论极限线宽所需的脉宽为5~15 ns,但由于环路寄生参数的影响,窄脉冲会引起信号过冲或振荡,因此目前商用的QCL驱动器无法满足这个要求。为获得更理想的激光器线宽,在常规脉冲恒流电路的基础上,采用频率补偿的方法来消除过冲和振荡,并设计了一款稳定的纳秒级激光器驱动电路。实验结果显示该驱动装置实现了峰值电流0~2 A、脉宽8.4~200 ns、上升时间4 ns、过冲1%的脉冲电流输出。使用中国科学院半导体研究所研制的波长4.6m激光器和傅里叶变换光谱仪进行测试,当驱动脉宽由100 ns减小到10 ns时,激光器线宽由0.35 cm-1线性递减到0.12 cm-1。综合验证表明,所设计的驱动装置实现了稳定的窄脉冲电流输出,尤其适用于量子级联激光器的窄线宽驱动及应用。

English Abstract

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