概述
半導(dǎo)體激光器特性的測(cè)量可以被分成5大類(lèi)，如表1所示：
表1半導(dǎo)體激光器特性測(cè)量的五大類(lèi) | |
電性能 | 測(cè)量光輸出，壓降以及PD的監(jiān)測(cè)電流，還有對(duì)這些測(cè)量數(shù)據(jù)的衍生分析。 |
空間性 | 近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的光強(qiáng)分布。 |
光譜特性 | 通過(guò)光譜數(shù)據(jù)計(jì)算光譜寬度和中心波長(zhǎng)。 |
光學(xué)性能 | 測(cè)量光的發(fā)散以及波前畸變。 |
動(dòng)態(tài)性能 | 測(cè)量噪聲，互調(diào)失真，上升時(shí)間，下降時(shí)間，以及啁啾等。 |
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(jiàn)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(lái)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(kāi)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(lái)說(shuō)，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(chēng)之為斜率效率，其單位為mW/mA。雖然表面看起來(lái)，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(guò)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(lái)說(shuō)，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(shuō)明內(nèi)部電氣連接有問(wèn)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(wèn)題。
閾值電流計(jì)算
至今沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的方法來(lái)計(jì)算閾值電流。表2提供了4種常見(jiàn)的方法來(lái)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(méi)有得到Telcordia的認(rèn)定。
表2 四種計(jì)算閾值電流的方法 | |
線性擬合法 | L/I曲線擬合與X軸的交點(diǎn)（圖3A） |
兩段擬合法 | 兩段L/I曲線擬合的交點(diǎn)（圖3B） |
一級(jí)導(dǎo)數(shù)法 | dL/dI曲線大值的一半（圖3C） |
二級(jí)導(dǎo)數(shù)法 | d2L/dI2曲線的大值（圖3D） |
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(lèi)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(lái)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(guò)10µA。
圖4V/I特性曲線
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