半导体激光器主要性能参数定义

1、.半导体激光器1 P-I 特性及阈值电流P-I 特性揭示了 LD 输出光功率与注入电流之间的变化规律，因此是 LD 最重要的特性之一。典型的激光器 P-I 曲线由 P-I 曲线可知， LD 是阈值型器件，随注入电流的不同而经历了几个典型阶段。? 当注入电流较小时，有源区里不能实现粒子数反转， 自发辐射占主导地位， LD 发射普通的荧光，光谱很宽，其工作状态类似于一般的发光二极管。? 随着注入电流的加大， 有源区里实现了粒子数反转， 受激辐射开始占主导地位，但当注入电流仍小于 阈值电流 时，谐振腔里的增益还不足以克服损耗，不能在腔内建立起一定模式的振荡， LD 发射的仅仅是较强的荧光，称为“超辐

2、射”状态。精选.? 只有当注入电流达到阈值以后， 才能发射谱线尖锐、 模式明确的激光， 光谱突然变窄并出现单峰（或多峰） 。2激光器线宽半导体的激光器的线宽是多少？有的用nm 表示，有的用 Hz 表示，计算公式是什么？经常会提到激光器的线宽<0.0001 nm 换算成“Hz”是多少赫兹啊？线宽即为激光某一单独模式的光谱宽度，一般表达形式：nm， Hz， cm-1。该参数与激光本身的波长由关系。例：比如波长为1064nm, 线宽 0.1nm，则换算为 Hz 单位：v 3 108 109 0.1 2.65 1010 26.5GHz 106423. 边模抑制比（ SSR）边模抑制比是指在发射光

3、谱中，在规定的输出功率和规定的调制（或CW）时最高光谱峰值强度与次高光谱峰值强度之比。精选.边模抑制比示意图4. 振荡腔HRAR谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方向的光加以抑制。凡不沿谐振腔轴线运动的光子均很快逸出腔外 ; 沿轴线运动的光子将在腔内继续前进， 并经两反射镜的反射不断往返运行产生振荡， 运行时不断与受激粒子相遇而产生受激辐射， 沿轴线运行的光子将不断增殖， 在腔内形成传播方向一致、 频率和相位相同的强光束， 这就是激光。 为把激光引出腔外，可把一面反射镜做成部分透射的， 透射部分成为可利用的激光， 反射部分留在腔内继续增殖光子。光学谐振腔的作

4、用有： 提供反馈能量， 选择光波的方向和频率。 谐振腔内可能存在的频率和方向称为本征模。 两反射镜的曲率半径和间距 （腔长）决定了谐振腔对本征模的限制情况。不同类型的谐振腔有不同的模式结构和限模特性。5. 三种类型的 QCL按振荡腔设计的差异， QCL 可以分为三大类：精选.图 1：QC 激光器的基本结构包括 FP-QCL （上图）、 DFB-QCL （中图）和 ECqcL（下图）。增益介质显示为灰色，波长选择机制为蓝色，镀膜面为橙色，输出光束为红色。FP-QCL：最简单的结构是 F-P（法布里 -珀罗）腔激光器（ FP-QCL）。在 F-P结构中，切割面 (天然理解面 )为激光提供反馈，有时

5、也使用介质膜以优化输出。DFB-QCL ：第二种结构是在QC 芯片上直接刻分布反馈光栅。这种结构（DFB-QCL）可以输出较窄的光谱，但是输出功率却比FP-QCL 结构低很多。通过最大范围的温度调谐， DFB-QCL 还可以提供有限的波长调谐（通过缓慢的温度调谐获得 1020cm-1 的调谐范围，或者通过快速注入电流加热调谐获得23cm-1 的范围）。图中光栅的周期为A，称为栅距。只有满足下式的那些特定波长的光才会受到强烈反射，从而实现动态单纵模工作。式也称为分布反馈条件（一般 m 取 1）。精选.EcqcL:将 QC 芯片和外腔结合起来，形成ECqcL。这种结构既可以提供窄光谱输出，又可以在

6、QC 芯片整个增益带宽上（数百cm-1）提供快调谐（速度超过10ms）。由于 ECqcL 结构使用低损耗元件， 因此它可在便携式电池供电的条件下高效运作。6. 三种类型的光通信激光器在常用的三种激光中， FP 激光比 DFB 激光容易产生， 但 FP 激光的光线较宽 (>1nm)，波长的温度漂移也较大 (0.5nm/ )， 因此不适用于高速和 / 或远程应用。DFB 激光的光线则相对较窄(<0.04nm)，波长对温度的漂移也较小(0.1nm/ )，因此就比较适合高性能的通信应用。但 DFB 激光也有缺陷。首先，它工作在 1500nm波段时很容易产生啁啾，因此通常需要外加调制器(在 1300nm波段此局限并不重要 )；其次，它没有 FP 或 VCSEL 激光那样容易产生，而且所需的阈值电流也比 VCSEL 激光大。VCSEL 激光的优点是线宽较窄 (0.35nm)且波长对温度漂移较小 (0.06nm/ )。另外，VCSEL 激光的阈值电流也较小 (1mA)，在相同的输出功率下，它比DFB 激光和 FP 激光的效率更高，而且不象DFB 激光那样容易产生啁啾。因而，即使速度为 10Gbps 的数据也可以直接采用VCSEL 激光调制。最后，比起其它激光，制造和调整准直VCSEL 都比较容易，这样就能够生产低成本基于VCSEL的收发器。这些特性看起来足以使VCSEL