更新時間:2026-06-17
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在激光頻率調諧這件事上,物理機制決定了天花板。
熱調諧慢,因為熱量擴散需要時間;機械調諧有慣性,因為質量不可能為零;電流調諧快,但載流子變化會帶來附加噪聲。如果想要同時滿足“快"和“干凈"兩個條件,電光效應是物理上最直接的選擇——電場改變折射率,沒有運動部件,沒有熱弛豫,響應速度只受限于電路和電容。
Deeplight的DLT-FFT-1550正是基于這一思路,把薄膜鈮酸鋰(Thin-Film Lithium Niobate, TFLN)集成到光子芯片上,利用線性電光效應實現激光頻率的直接調制。北京泰坤工業設備有限公司將該產品引入國內市場,以下圍繞這一技術點展開。

鈮酸鋰的電光系數在近紅外波段效果較好。Pockels效應的本質是外加電場改變晶體的折射率橢球,折射率變化與電場強度成線性關系。這種線性意味著:你給它一個正弦電壓,頻率變化就是正弦;給它一個鋸齒波,頻率變化就是線性斜線——沒有非線性失真,沒有遲滯。
但傳統鈮酸鋰調制器是體光學器件,體積大,驅動電壓高(上百伏)。薄膜鈮酸鋰的出現改變了這一局面。將鈮酸鋰減薄到幾百納米,做成光波導,電場可以更集中地作用于光場,半波電壓大幅降低,器件尺寸也縮小到芯片級別。Deeplight做的就是把這個平臺進一步推進到“全集成激光器"的層面——鈮酸鋰不僅是調制器,還承擔了部分激光諧振腔的功能。
先看幾個關鍵數字:致動效率典型值500 MHz/V,致動帶寬大于10 MHz,調諧范圍最大10 GHz。
500 MHz/V意味著什么?給激光器加1伏電壓,頻率移動500 MHz。要產生一個5 GHz的掃頻,只需要10 V驅動電壓,普通的函數發生器加上一個低電壓放大器就能驅動,不需要高壓運放或變壓器。
大于10 MHz的帶寬意味著激光頻率可以跟隨MHz級別的調制信號。從數據手冊的圖6(致動響應曲線)可以看出,響應從50 kHz開始保持平坦,一直到10 MHz以上才開始滾降。對比之下,傳統的壓電調諧ECDL在幾十kHz處就開始衰減,熱調諧更是慢到ms級別。10 MHz的帶寬讓它可以直接用于高速FMCW激光雷達的掃頻,或者相干通信中的快速頻率鍵控。
10 GHz的調諧范圍對應大約0.08 nm的波長掃寬(在1550 nm處)。這個范圍不算大——溫控粗調可以覆蓋更寬——但關鍵是在這個范圍內,掃頻可以做到MHz速率。對于需要高掃頻速率的短距高精度測距,這正好是核心需求。

快速調諧往往以犧牲線寬為代價,但DLT-FFT-1550的本征線寬(洛倫茲型)典型值5 kHz,上限10 kHz。這個數字放在外腔激光器里不算頂級(某些ECDL可以做更低),但考慮到它的調諧速度比ECDL快了兩個數量級,5 kHz線寬在FMCW激光雷達中通常夠用——在10 GHz的調諧范圍內,5 kHz的瞬時段線寬對應相位噪聲可接受,測距精度主要由掃頻線性度而非線寬決定。
積分線寬(1 ms積分時間)小于200 kHz,這個指標更貼近實際系統使用中的相位噪聲累計效果。
Deeplight同時擁有DLT-FT(氮化硅壓電)和DLT-FFT(鈮酸鋰電光)兩條產品線。兩者的物理機制決定了不同的適用場景:
DLT-FT:線寬<100 Hz(典型<10 Hz),調諧帶寬>2 MHz,范圍>1 GHz。適合對線寬敏感的應用,如長距離分布式光纖傳感、冷原子物理。
DLT-FFT:線寬<10 kHz(典型5 kHz),調諧帶寬>10 MHz,范圍>10 GHz。適合對調諧速度要求更高的場景,如高速FMCW激光雷達、快速頻率鍵控通信。
兩者不是替代關系,而是分別覆蓋了“窄線寬"和“快調諧"兩個技術高地的兩端。
一個值得提及的工程細節:DLT-FFT-1550通過一個模擬電壓信號即可實現頻率調制,不需要復雜的偏壓控制或溫度鎖定循環。激光器內部集成了鈮酸鋰波導和半導體增益區,用戶只需提供直流偏置(使激光器正常工作)和一個調制信號(頻率調制),即可獲得高速掃頻輸出。
封裝是標準的14針蝶形,保偏FC/APC輸出;可選激光頭模塊,方便連接溫控和電流控制器。波長在1510–1560 nm范圍內出廠預選固定,不可調諧——這是設計取舍,換取了致動器的高帶寬和低驅動電壓。
薄膜鈮酸鋰上芯片,把Pockels效應從體光學調制器搬到了集成激光器內部。對于需要高速頻率調諧的應用——尤其是掃頻速率在100 kHz–1 MHz區間的FMCW系統——DLT-FFT-1550提供了一個不同于傳統電流調制或壓電調諧的選項。物理機制決定了它在速度上的天然優勢,而光子集成則把體積和驅動復雜性降到了實用水平。
更多技術細節可聯系北京泰坤工業設備有限公司獲取數據手冊和樣片測試信息。