半导体激光器P-I特性测试实验-yy2

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1、贵州大学实验报告学院：电气工程学院专业：电子信息工程班级：电信091班姓名燕渊学号0908040243实验组实验时间2012-12-27指导教师彭建老师成绩实验项目名称半导体激光器P-I特性测试实验实验目的(1）学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理(2)了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系(3)掌握半导体激光器P（平均发送光功率）-I（注入电流）曲线的测试方法实验要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用教师简单讲解，学生自己动手操作的形式。实验原理光源是把电信号变成光信号的器件，在光纤通信中占有重要的地位。性能好、寿命长、使用方便的光源是保

2、证光纤通信可靠工作的关键。半导体激光二极管（LD）或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，是一种阈值器件。处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率（≥10mW）辐射，而且输出光发散角窄（垂直发散角为30～50°，水平发散角为0～30°），与单模光纤的耦合效率高（约30％～50％），辐射光谱线窄（Δλ＝0.1～1.0nm），适用

3、于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号（>20GHz）直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。半导体激光器的特性，主要包括阈值电流Ith、输出功率P0、微分转换效率η、峰值波长λp、光束发散角、脉冲响应时间tr、tf等。除上述特性参数之外，有时也把半导体激光器的工作电压、工作温度等列入特性参数。阈值电流是非常重要的特性参数。图8-1上A段与B段的交点表示开始发射激光，它对应的电流就是阈值电流Ith。半导体激光器可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增

4、益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith。5P-I特性是半导体激光器的最重要的特性。当注入电流增加时，输出光功率也随之增加，在达到Ith之前半导体激光器输出荧光，到达Ith之后输出激光，输出光子数的增量与注入电子数的增量之比见式8-1。（8-1）ΔP/ΔI就是图8-1激射时的斜率，是普朗克常数（6.625*10-34焦耳秒），v为辐射跃迁情况下，释放出的光子的频率。图1-1LD半导体激光器P-I曲线示意图P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流Ith尽可能小，Ith对应P值小，而且没有扭折点的半导体激光器。这样的激光器

5、工作电流小，工作稳定性高，消光比（测试方法见实验四）大，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I曲线的斜率适当。斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦；斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。在实验中所用到半导体激光器输出波长为1310nm，带尾纤及FC型接口。其典型参数如下表1-1：Parameter参数Symbol符号Min最小值Typ典型值Max.最大值Unit单 CentralWavelength中心波长128013101340nmSpectralWidthRMS谱线宽度25nmThresholdCurrent阈值电流815mAOpti

6、caloutputpower输出功率0.20.4mWForwardVoltage正向电压Vf1.21.6VRiseTime/FallTime上升/下降时间tr/tf0.30.5ns………………………………表1-1本实验半导体激光器的部分参数参考表5本实验所涉及的实验框图如图8-2，R110（1Ω）与激光器串联。图1-2激光器工作框图电路中的驱动电流在数值上等于R110两端电压与电阻值之比。为了测试更加精确，实验中先用万用表测出R110的精确值(将BM1、BM2都拨到中档，用万用表的欧姆档测T103、T104之间的电阻)，计算得出半导体激光器的驱动电流，然后用光功率计测得一

7、定驱动电流下半导体激光器发出激光的功率，从而完成P-I特性的测试。并可根据P-I特性得出半导体激光器的斜率效率。实验仪器(1)ZY12OFCom23BH1型光纤通信原理实验箱1台(2)FC接口光功率计1台(3)FC-FC单模光跳线1根(4)万用表1台(5)连接导线20根实验步骤(1)用导线连接电终端模块T68(M)和T94(13_DIN)。(2)将开关BM1拨为1310nm,将开关K43拨为“数字”，将电位器W44逆时针旋转到最小。(3)旋开光发端机光纤输出端口（1310nmT）防尘帽，用FC-FC光纤跳线将半导体激光器与光功