北航光纤实验2-半导体激光器驱动与特性测量

1、光纤传感系统专业实验（1） 作者姓名： 作者学号： 电 话： 电子邮箱： 学科专业：光学工程 培养院系：仪器科学与光电工程学院2015年 5 月 6一、实验名称：半导体激光器驱动与特性测量二、实验目的（1）了解半导体激光器的发展历史；（2）了解半导体激光器的基本原理；（3）掌握表征半导体激光器性能的特性参数；（4）掌握半导体激光器特性参数的测试方法；（5）掌握半导体激光器的使用方法。三、实验内容（1）半导体激光器特性测试平台的搭建（2）半导体激光器P-I特性测量以及阈值电流的计算；（3）半导体激光器光谱特性测量。四、实验步骤（一） 功率的测量：1、 将各仪器按照要求连接好；2、 接入激光器，打

2、开驱动仪；3、 将激光器与光功率计的输入端相连，打开光功率计；4、 缓慢增加激光器输入电流（0mA100mA），从功率计观察输出大小随电流变化的情况；5、 在表1记录数据；6、 通过半导体激光器的控制电源改变它的工作电流I，测量对应的发光功率P，以P为纵轴，I为横轴作图，描成曲线绘图绘成曲线。7、 找出线性部分的切线，并延长到与I轴相交，交点就是阈值电流Ith。（二） 光谱的测量：1、 将各仪器按照要求连接好；2、 打开电源，打开光谱分析仪；3、 逐步调节电流值；4、 电流调至由P-I曲线测量出的阈值电流以上；5、 测出各点的中心波长，在表2记录数据，并保存光谱图。6、 以中心波长为为纵轴，I

3、为横轴作图，描成曲线。5、 实验结果1310nmSLD表1 P-I关系数据。1310nmSLD电流(mA)功率(w)电流(mA)功率(w)200.014602.487250.107704.030300.180805.63400.627907.6501.3301009.4表2 SLD峰值波长、-3dB谱宽与输入电流的关系电流(mA)峰值波长(nm)-3dB谱宽(nm)121348.12153.08181347.44143.2301339.7476.2730401332.7258.4521501323.2653.1410601321.823.2623701320.4661.5915801320.2

4、58.6335901317.3258.61921001317.3223.728980nm激光器980nm激光器电流(mA)功率(mw)电流(mA)功率(mw)50.000069022.8100.00038211032150.0016313039.5200.0049215047.8250.016917055.6301.3619060.2508.08200727016.1电流(mA)中心波长(nm)3dB谱宽(nm)20dB谱宽(nm)30974.169613.81613050974.40950.18400.468870974.42800.20070.547090974.44940.21600.5

5、876110974.46450.21560.6322130974.4400.20720.6451150974.48830.20700.6799170974.50610.20350.7039190974.52150.20250.7191200974.50760.23960.7477以P为纵轴，I为横轴作图，描成曲线绘图绘成曲线如图：由切线与I轴交点得阈值电流Ith为48.3mA。以中心波长为为纵轴，I为横轴作图，描成曲线如图。实验得到的光谱图如图所示六、实验分析（1）从实验得出的P-I特性曲线可以看出，当激光器的正向偏置有注入电流时就有光输出，一开始输出光效率很低，即曲线的斜率很小，注入电流增加

6、到一定值后，发光效率开始增加，P-I曲线开始向上弯曲成直线，可见激光器开始时处于自发辐射发光阶段，电流超过一定值后受激辐射发光开始起作用并逐渐加大比重，载流子复合转化为受激光辐射。（2）从实验得出的-I特性曲线可以看出，输出光的平均波长开始时随注入电流是增加而下降，注入电流增加到一定值后平均波长基本达到稳定值。此实验同样说明了随注入电流的增加，激光器逐渐从自发辐射发光阶段转为受激光辐射阶段。（3）SLD（超辐射发光二极管）与LD（激光二极管）最大的区别在于，LD有谐振腔，主要发光机理为受激辐射，而SLD没有谐振腔，是一种自发辐射的单程光放大器件，因而其光谱范围更宽，相干性更差。七、思考题（1）阈值的物理意义；模式的物理意义？阈值为实现光放大所要满足的最小增益值，在数值上阈值等于光的损耗值，即只有增益大于损耗时才能实现光放大，产生激光。模式是激光场中可以稳定存在的电磁场分布，每一种分布称为一种激光模式。沿激光传播方向的稳定场分布称为激光的纵模，沿垂直激光传播方向的稳定场分布称为激光的横模。（2）表征半导体激光器特性的参数还有哪些？表征半导体激光器阈值特性的有阈值电流；表征半导体激光器效率与输出功率特性的有功率效率，量子效率；表征半导体激光器输出模式特性的有线宽，光束发散角；表征半导体激光器动态特性的有电光延迟时间，