Tuneable semiconductor laser controlled by Arduino and Matlab

Abstract

One of the main components for optical communications is the laser, as that it is the device responsible of emitting information through fiber optic. A laser is basically a light source that is based on stimulated emission to generate a coherent beam of light. These have different characteristics such as the wavelength of emission, the threshold current... They all depend on the temperature of the device. The main objective of this thesis is to control the temperature of a laser, especially one called VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser) to characterize it and make it stable to be able to emit information efficiently. For this purpose, an appropriately programmed Arduino board and analog circuits have been used to control the current through the TEC, which is a device integrated in the laser and which is heated with positive current and cooled with negatives. Finally, an optical spectrum analyzer and an oscilloscope have been used, converting the optical output to electrical previously to analyze its stability.

Uno de los componentes principales para que las comunicaciones ópticas se puedan llevar a cabo es el láser que es el dispositivo encargado de emitir la información a través de la fibra óptica. Un láser es básicamente una fuente de luz que se basa en la emisión estimulada para generar un haz de luz coherente. Estos tienen diferentes características como so: la longitud de onda a la que emiten, el corriente umbral?Todos ellas dependen de la temperatura a la que se encuentra el dispositivo. El objetivo principal de esta tesis es controlar la temperatura de un laser, en especial uno denominado VCSEL ( vertical-cavity surface-emitting laser ) para así poder caracterizarlo y hacerlo estable para poder emitir información eficientemente. Para ello se ha utilizado una placa Arduino convenientemente programada y circuitos analógicos que controlan la corriente a través del TEC que es un dispositivo integrado en el láser y que se calienta con corrientes positivas y se enfría con negativas. Finalmente se ha utilizado un analizador de espectro óptico y un osciloscopio convirtiendo la salida de óptica a eléctrica previamente para analizar su estabilidad.

Un dels components principals perquè les comunicacions òptiques es puguin dur a terme és el làser que és el dispositiu encarregat d'emetre la informació a través de la fibra òptica. Un làser és bàsicament una font de llum que es basa en l'emissió estimulada per generar un feix de llum coherent. Aquests tenen diferents característiques com són: la longitud d'ona a la que emeten, el corrent llindar ... Tots depenen de la temperatura a la qual es troba el dispositiu. L'objectiu principal d'aquesta tesi és controlar la temperatura d'un làser, especialment un denominat VCSEL (vertical-cavity surface-emitting làser) per així poder caracteritzar-lo i fer-lo estable per poder emetre informació eficientment. Per a això s'ha utilitzat una placa Arduino convenientment programada i circuits analògics que controlen el corrent a través del TEC que és un dispositiu integrat en el làser i que s'escalfa amb corrents positives i es refreda amb negatives. Finalment s'ha utilitzat un analitzador d'espectre òptic i un oscil·loscopi convertint la sortida d'òptica a elèctrica prèviament per analitzar la seva estabilitat.