SJ∕T 2749-2016 半导体激光二极管测试方法

ICS31.080中华人民共和国工业和信息化部发布ISJ/T2749—2016前言 1范围 12规范性引用文件 1相对强度噪声 225.18调制速率 235.19边模抑制比 245.20射频回波损耗 245.21输入1dB压缩点和动态范围 255.22工作频率范围和带内平坦度 275.23电压驻波比 285.24噪声系数 285.25输入三阶交调截止点和无杂散动态范围 SJ/T2749—2016a)将辐射光谱宽度改为光谱辐射带宽(见3.1),将辐射图改为近场图(见3.2),增加了动态范围(见3.3)、输入1dB压缩点(见3.4)、工作频率范围(见3.5)、带内平坦度(见3.6)、电压c)将反向击穿电压改为反向电压(见5.2);电压驻波比(见5.23)、噪声系数(见5.24)、输入三阶交调截止点(见5.25)和无围(见5.25)常用参数的测试方法。4SJ/T2749—2016半导体激光二极管测试方法1范围文件。凡是不注日期的引用交件，其最薪版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T15651—1995半导体器件分立器件和集成电路第5部分；光电子器件发光二极气的测试方法(measurementofLEDs)3术语和定义3.1.1均方根谱宽ostmeansquarespectrumwiath在规定的工作条生方，光谱包络分布用高斯函数P(λ)来近似。均方根谱宽值ms见公式(1)。光源中心波长。3.1.23.1.353.23.33.43.53.63.73.83.93.106SJ/T2749—20163.123.13的最大输入功率的比值(4一般要求4.1试验条件4.1.1基准标准大气条件a)温度：20*C4.1.2仲裁测量标准大气条件4.1.3试验测量用标准大气条件a)温度：15℃~35℃;b)相对湿度：25%～75%;4.1.4其他环境条件除另有规定外，其他环境条件应按下列规定：7SJ/T2749—2016d)测量环境应做好防静电设施，如防静电手镯、防静电实验台等。除另有规定外，测量允许偏差应符合下列规定：b)输入脉冲频率和占空比的允许偏差应在±2%以内。测量设备的准确度应符合相关文件的技术要求并检定合格。在检定周期内，按有关操作规程进行测量。测量设备外壳需接地，做好防静电措施。在规定的正向工作电流下，测量激光二极管的正向电压。测量原理框图见图1。12 激光二极管驱动电源，包括直流偏置和恒温控制：a)按图1连接测试系统，并使设备预热；b)调节激光二极管驱动电源，施加正向电流，使电流表读数为规定值，这时在直流电压表上的读数即为被测激光二极管的正向电压。5.1.4规定条件8SJ/T2749—20165.2反向电压测量原理框图见图。94说明： 5.3.1.3测量步骤正向电流的测量按下列步骤进行：规定正向电压处的正向电流值。5.3.2测量方法25.3.2.1测量目的在规定的输出光功率条件下，测量激光二极管的正向电流。5.3.2.2测量原理框图测量原理框图见图3。 被测激光二极管：5光功率计或积分球。5.3.2.3测量步骤正向电流的测量按下列步骤进行：当输出光功率达到规定值时，所对应的正向电流即为规定光辐射功率处的正向电流值。5.3.2.4注意事项SJ/T2749—20165.4反向电流测量原理框图见图2SJ/T2749—2016公式(2)、公式(3)计算出对应工作点的电压差△U与电流差△I,微分电阻按公式(4) (2) (3) (4)5.6.3.1测试方法1值即被测激光二极管的阈值电流(见图4)。PpI5.6.3.2测试方法2(仲裁方法)SJ/T2749—2016所对应的电流即是阈值电流(见图5)。5.6.4注意事项SJ/T2749—20165.7.4注意事项5.8斜率效率5.8.1测量目的测量原理框图见图3。5.8.3测量步骤斜率效率测量应按下列步骤进行：P,按照公式(5)计算斜率效率ηsPRRP-III₂ISJ/T2749—20165.8.4注意事项在进行斜率效率测量时应注意以下事项：b)光功率计或积分球应能收集被测激光二极管从光窗或尾纤输出的全部光功率；c)脉冲测量时，电流发生器应能提供脉冲幅度、宽度、重复频率都符合要求的电流脉5.8.5规定条件应在相关文件中规定下列条件：5.9动态消光比5.9.1测量目的测量原理桓图见图7。时钟123564 6光电探测器。5.9.3测量步骤a)按图7连接测试系统，并使设备预热；b)设定码型发生器输出码型、码率、码长、高低电平；c)通过激光二极管驱动电源及其控温电路使激光二极管工作在规定的温度和电流下；d)从示波器所获取波形，读出0码和1码对应的电平值P和R,按照公式(6)计算出动态消光5.9.4注意事项在进行动态消光比测量时应注意以下事项：a)应尽量减小反射入激光二极管的光功率；b)光电探测器在待测范围内频率响应尽量平坦；c)各射频连接器尽量连接良好，减少射频损耗。5.9.5规定条件应在相关文件中规定下列条件：a)码型发生器输出码型、码率、码长及高低电平；b)环境温度、热沉温度或管壳温度。5.10外微分量子效率5.10.1测量目的在规定的输出光功率条件下，测量激光二极管的外微分量子效率(ηp)。5.10.2测试原理框图测量原理框图见图81234说明：2——被测激光二极管； 5.10.3测量步骤测量步骤应按如下规定进行：测量步骤应按如下规定进行：a)按图8连接测试系统，并使设备预热b)在规定输出光功率范围内，给被测激光二极管施加途回电流，监测输出光功率，当其符合规定值P时，读取相应的正向电流值m;c)改变输出光功率为P,读取相应的正向电流值I₂;第h—普朗完常数；5.10.4注意事项在进行外微分量子效率测量时应注意以下事项：a)光功率计或积分球应能收集被测激光上极管从光窗或尾纤输出的全部光功率；b)应尽量减小反射入激光二极管的光功率。5.10.5规定条件应在相关文件中规定下列条件：a)环境温度、热沉温度或管壳温度；b)输出光功率。5.11峰值发射波长和光谱辐射带宽5.11.1测量目的在规定条件下，测量激光二极管的峰值发射波长以及在(Pp-3dB)或(Pp-20dB)时的光谱辐射带宽，SJ/T2749—2016Pp为最大峰值功率。5.11.2测试方法15.11.2.1测量原理框图测量原理框图见图9。12345 光功率计。5.11.2.2测量步骤a)按图9连接测试系统，并使设备预热；b)给被测激光二极管施加规定的正向电流，调节单色仪波长，使光功率计获得最大值，此最大值即为最大峰值功率P,在单色仪上读出此时的波长，即为被测激光二极管的峰值发射图105.11.2.3注意事项SJ/T2749—2016在进行峰值发射波长、光谱辐射带宽的测量时应注意以下事项：a)单色仪波长分辨率应使进行的测量有足够的准确度；b)光功率计应在被测激光二极管的光谱响应范围内定标，为了便于测量，光谱响应曲线的形状可以被归一化；c)如果单色仪的传输系数和光功率计的灵敏度在要求的波长范围内不是常数，则记录值应予d)应尽量减小反射入激光二极管的光功率。5.11.3测量方法25.11.3.1测量原理框图42431-—激光二极管驱动电源，包括直流偏置和恒温控制；图115.11.3.2测量步骤a)按图11连接测试系统，并使设备预热；b)给被测激光二极管施加规定的正向电流，在光谱分析仪上获得如图10所示的波形，辐射功5.11.3.3注意事项5.11.4规定条件a)环境温度、热沉温度或管壳温度；b)正向电流；5.12近场图3->1——激光二极管驱动电源。包钴直流偏置和恒温控制；2——被测激光二极管 d₂——透镜系统到摄像系统间路离a透镜系统应能以己知放大倍数给摄像光源端面的清晰物像近场图测量应按下列步骤进行：c)调整d和d使摄像显示的画面大于光源的放大像，记录此时摄像系统显示的激光二极管近5.13.2测试原理测试原理见图13。SJ/T2749—20161——激光二极管驱动电源，包括直流偏置和恒温控制；3——透镜系统：4——发射波长接近被测激光二极管波长的光源或LED;带狭缝的扫描光电探测器。图13图145.13.3测试步骤a)按图13连接测试系统，并使设备预热；b)开启光源，调节透镜系统，在光电探测器上获得被测激光二极管前端面的聚焦像，并读取c)关闭光源，给被测激光二极管施加正向电流，使光电探测器分别沿被测激光二极管的PN结面平行(x方向)及垂直方向(y方向)进行扫描；d)绘制光电探测器响应功率对应扫描位置的函数曲线(见图14),读出PN结面平行方向及垂直方向的光电探测器响应功率最大值分别为Px与Py;e)分别在响应功率最大值Px与Py的两边，读出最大响应功率Px下降一半时对应的扫描位置点x₁和x₂,两者之差即为激光二极管在PN结面平行方向的半峰值全宽△x;读出最大响应功率Py下降一半时对应的扫描位置点y₁和y₂,两者之差即为激光二极管在PN结面垂直方向的半峰f)半峰值的全宽△x、△y分别乘以d/d,即是被测激光二极管在光轴方向上的发射源尺寸。5.13.4规定条件a)环境温度、热沉温度或管壳温度；5.14.1测量目的5.14.2测量原理框图5.14.3测量步骤义为θ=0。测量光探测器(PD)的信号，把这个数值确定为Ioc)从0~±90°旋转度盘，光电测量系统按规定的角度间隔测量各个角度时的发光强度数值I(θ),得到比值L(θ)/Lo与θ之间的关系，优先采用极坐标图来表示。其他形式，如直角坐θ₂,半强度角按公式(10)计算。5.14.4注意事项SJ/T2749—2016有足够的角度刻度精度),要求：1)被测激光二极管位置可准确重复；3)能测量夹角θ;d)从示波器所获得的波形中(图16),读出所显示的开通延迟时间ta(on)、上升时间tr、关断注：100%电平是在光脉冲顶端获得的平均输出光功率，0%电平是由直流偏置电流获得的输出光功率。SJ/T2749—2016图165.15.4注意事项a)应尽量减小度射入激光二极管的光功率b)光电探测器在待测范围内频率响应尽量平坦c)各射频连接器尽量连接自好一减少雨频损5.15.5规定条件应在相关文件中规定下列条件：a)环境或管壳温度在规定的工作条件下，测量激光二极管的相对强度噪声(RIN)。5.16.2测量原理框图测量原理框图见图8和图17。24523SJ/T2749—20161——激光二极管驱动电源，包括直流偏置和恒温控制；2——被测激光二极管；6——频谱分析仪。光二极管结温。5.16.4注意事项5.16.5规定条件应在相关文件中规定下列条件：5.17截止频率5.17.1测量目的在规定的正向电流条件下，测量激光二极管在小(功率)信号调制下的截止频率。测量原理框图见图18。123452——被测激光二极管： 图18c)激光二极管工作性能稳定后从矢量网路分析仪显示器上读取系统的幅频响应由线Sn。根据矢量网络分桥仪测得的流烦响应曲线，读取测试曲线相对于起始频率S下降3dB所对应b)光电探测器的响应频率范围；c)正向电流。5.18.1测量目的测量原理框图见图19。261时钟23456 激光二极管驱动电源，包括直流偏置和恒温控制： 光电探测器。图19a)按图19连接设备，并使设b)设定码型发生器输出码型、码率、码长、占空比和高低电平；c)根据码型发生器的设置参数，设置误码仪相对应的码型、码长及码率；d)通过激光二极管驱动电源及其控温电路使激光二极管工作在规定的温度和电流下；e)激光二极管工作性能稳定后从误码仪获得所传输信号的误码率，符合规定的误码率所对应的比特率即为激光二极管的调制速率。5.18.4注意事项在进行调制速率的测量时应注意以下事项：a)应尽量减小反射入激光二极管的光功率；b)各射频连接器需连接良好，尽量减少各连接器处的射频损耗。5.18.5规定条件a)环境或管壳温度；b)输入码型、码率、码长、占空比和高低电平；5.19边模抑制比5.19.1测量目的在规定的正向电流下，测量激光二极管的边模抑制比(5.19.2测试原理SJ/T2749—2016b)正向电流28SJ/T2749—2016图205.20.3测试步骤射频回波损耗的测量按下列步骤进行：a)按图20连接测试系统，并使设备预热；b)设置矢量网络分析仪的测试参数，并对其进行测试校准；c)通过激光二极管驱动电源及其控温电路使激光二极管工作在规定的温度和电流下；d)激光二极管工作性能稳定后从矢量网络分析仪显示器上读取整个待测频率范围内的反射系数Si,Sii的绝对值即为射频回波损耗R。5.20.4注意事项在进行射频回波损耗的测量时应注意，尽量保证各射频连接器连接良好。5.20.5规定条件a)环境或管壳温度；5.21输入1dB压缩点和动态范围5.21.1测量目的在规定的正向电流和微波信号频率下，测量激光二极管的1dB压缩点和动态范围。5.21.2测试原理测量原理框图见图21。SJ/T2749—2016226435 激光二极管驱动电源，包括直流偏置和恒温控制： 6——光电探测器。输入1dB压缩点和动态范围的测量按下列步骤进行：a)按图21连接则试系统弃使设备预热b)通过激光二极管驱动电源及其控温电路使激光二极管工作在规定的温度和电流下；c)激光二极管性能稳定后按照测试条件的要求设置微波信号源的输出信号频率6;e)调整微彼信号源的输出功率，在频谱分析仪上读取调制响应信号的功率值，单位为dBm;f)根据则试步骤中所获得的微波信号词制响应输出的功率值，描出其随激光二极管输入微波信号功率的-Pn响应曲线(见图22),当与理想的输出曲线相比，增益压缩1dB所对应的输入调制信号的功率值记为输入1dB压缩点Pas;g)调制响应信号的功率值等于频谱仪所能识别的最小功率(即噪声本底)时所对应的输入调制信号的功率记为P;IIPoutw1dB饱和不w1dB饱和不噪声本底PaBPin动态范围图225.21.4注意事项在进行1dB压缩点和动态范围的测量时应注意以下事项：b)激光二极管的射频输入功率不应超过其输入最大值，以防损伤激光二极管。5.21.5规定条件5.22工作频率范围和带内平坦度5.22.1测量目的在规定的正向电流下，测量激光二极管的工作频率范围和带内平坦度。5.22.2测量原理框图测量原理框图见图18。5.22.3测试步骤工作频率范围和带内平坦度的测量按下列步骤进行：b)通过激光二极管驱动电源及其控温电路使激光二极管工作在规定的温度和电流下；e)根据矢量网络分析仪测得的响应曲线，在规定的工作频率范围内，以响应曲线起始频率处的相对强度为参考点，记录频率响应参数波动的最大值和最小值，通过公式(13)计算带内平坦度。………………(13)5.22.4注意事项在进行工作频率范围和带内平坦度测试的测量时，为了防止交流输出信号失真，交变调制电流应足够小。5.22.5规定条件SJ/T2749—2016应在相关文件中规定下列条件：在规定的正向电流下，测量激光二极管的电压驻波比。测量原理框图见图23。1—激光二极管驱动电源，包据直流偏置和恒温控制；2——被测激光二极管；天量网络分析仪图23最大电压驻波比的测量按下列步骤进a)按图23连接测试系统，并使设备预热c)通过激光二极管驱动电源及其控温电路使波光一玻作在规定的温度和电流下d)激光二极能工作性能稳定后从矢量网络分析仪显示器上读取整个待测痪率范围内的电压驻在进行电压驻波比的测量时，应尽量保证各射频连接器连接良好。应在相关文件中规定下列条件：a)环