半導(dǎo)體激光器的特性測(cè)量

概述

半導(dǎo)體激光器特性的測(cè)量可以被分成5大類，如表1所示：

本文主要講述半導(dǎo)體激光器的電性能。

L/I性能曲線

L/I曲線是半導(dǎo)體激光器chang見的特性。 它表明了輸出光功率隨加載在半導(dǎo)體激光器上電流變化的關(guān)系。這個(gè)曲線通常用來決定激光器的工作點(diǎn)（額定功率對(duì)應(yīng)的工作電流）以及閾值電流（激光器開始工作的電流）。

從圖1可以看出，半導(dǎo)體激光器的閾值電流受工作溫度的強(qiáng)烈影響。通常來說，閾值電流會(huì)隨溫度變化成指數(shù)增長(zhǎng)。

圖1 連續(xù)光模式下的L/I曲線

半導(dǎo)體激光器的效率也可以從L/I曲線中導(dǎo)出，通常稱之為斜率效率，其單位為mW/mA。雖然表面看起來，激光器效率不像閾值電流受溫度影響有較大的平移，但其確實(shí)隨著溫度的升高而降低。激光器效率在25℃時(shí)大約為0.3 mW/mA，溫度每升高10℃效率會(huì)降低0.01 mW/mA。

脈沖模式下L/I曲線

L/I性能曲線也可以通過低占空比的脈沖模式得到。圖2對(duì)比了連續(xù)光模式和脈沖模式下對(duì)閾值電流以及效率的影響。

圖2 連續(xù)光和脈沖模式下的L/I特性對(duì)比

從圖2可以看出，相對(duì)于脈沖模式，在連續(xù)光模式下，閾值電流增加而斜率效率降低，這主要是由于激光器溫度的升高所導(dǎo)致的。溫度的升高是由于器件內(nèi)部熱阻所引起的，隨功率升高的趨勢(shì)大約為40到 80°C/W。通常來說，脈沖模式測(cè)量使用的脈寬大約為100到 500 ns，占空比小于1%。

連續(xù)光和脈沖模式下L/I特性的巨大差異說明內(nèi)部電氣連接有問題或者PN結(jié)之間有漏電，同時(shí)也證明激光器的質(zhì)量存在一定問題。

閾值電流計(jì)算

至今沒有一個(gè)統(tǒng)一的方法來計(jì)算閾值電流。表2提供了4種常見的方法來對(duì)閾值電流進(jìn)行計(jì)算。這四種方法都可以使用，但二階導(dǎo)數(shù)法使用范圍guang，兩段擬合法，一階導(dǎo)數(shù)法和二階導(dǎo)數(shù)法都是根據(jù)Telcordia的標(biāo)準(zhǔn)GB-468-CORE和GR-3010-CORE得出的，而線性擬合法沒有得到Telcordia的認(rèn)定。

圖3 四種計(jì)算閾值電流的方法

V/I特性

半導(dǎo)體激光器的壓降通常是在電性能特性測(cè)量中得到。這個(gè)特性類似于其他半導(dǎo)體器件的模擬特性，不隨溫度的變化而變化，如圖4所示。一般來講，激光器工作在額定功率情況下，其壓降大約為1.5V。

注意：在半導(dǎo)體激光器上加載大的反向偏置電流是很危險(xiǎn)的事情。即使在的應(yīng)用中，一般也必須保證反向電流不超過10µA。

圖4V/I特性曲線

森泉為您的科研事業(yè)添磚加瓦：

1）  激光控制：激光電流源、激光器溫控器、激光器控制、伺服設(shè)備與系統(tǒng)等等

2）  探測(cè)器：光電探測(cè)器、單光子計(jì)數(shù)器、單光子探測(cè)器、CCD、光譜分析系統(tǒng)等等

3）  定位與加工：納米定位系統(tǒng)、微納運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、多維位移臺(tái)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、微型操作器等等

4）  光源：半導(dǎo)體激光器、固體激光器、單頻激光器、單縱模激光器、窄線寬激光器、光通訊波段激光器、CO2激光器、中紅外激光器、染料激光器、飛秒超快激光器等等

5）  光機(jī)械件：用于光路系統(tǒng)搭建的高品質(zhì)無應(yīng)力光機(jī)械件，如光學(xué)調(diào)整架、鏡架、支撐桿、固定底座等等

6）  光學(xué)平臺(tái)：主動(dòng)隔振平臺(tái)、氣浮隔振臺(tái)、實(shí)驗(yàn)桌、剛性工作臺(tái)、面包板、隔振、隔磁、隔聲綜合解決方案等等

7）  光學(xué)元件：各類晶體、光纖、偏轉(zhuǎn)鏡、反射鏡、透射鏡、半透半反鏡、濾光片、衰減片、玻片等等

8） 染料：激光染料、熒光染料、光致變色染料、光致發(fā)光染料、吸收染料等等