温度对FBG外腔半导体激光器模式的影响
外腔半导体激光器激射波长温度稳定性的研究
te L CF L wi u taeao n h G B a grf cinw v ln t :tef n a e e e t i a no vo si u n eo h u - h E GS l f cu t ru d teF rg e e t a ee gh h r tfc t f ci t h sa b iu n e c ntef e ll l o o rl vy l f l tain a l u e o h aig w v ln h,a d wh n te f n a e e et i s ls h n 1 u t mpi d fte lsn a ee g o t t n e h r tfc trf ci t i e s ta 0一 , te lsn a ee gh o h o l vy h aig w v ln t f te L ECF L i n al q a oteB a grf cin w v ln t fte F GS s e r e u lt h rg e et a ee gho G. y l o h
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dfb半导体激光器温度波长漂移方向
DFB(Distributed Feedback,分布反馈)半导体激光器的温度与波长漂移之间存在确定的关系。
在大多数情况下,随着温度的升高,半导体激光器的输出波长会向长波方向漂移。
这是因为半导体材料的折射率随温度上升而减小,导致谐振腔的有效长度增加,根据光的波长和有效腔长之间的关系(λ = 2nL,其中λ是波长,n是有效折射率,L是有效腔长),波长会相应增长。
具体来说,对于基于InGaAsP/InP等材料体系的DFB激光器,在室温附近每升高1摄氏度,其工作波长通常会以大约0.001 nm/°C至0.01 nm/°C的比例红移(即波长变长)。
这一现象称为热致波长漂移,是激光器设计和使用时必须考虑的重要因素之一,特别是在需要稳定波长输出的应用场合,例如光纤通信系统中,通常会采用温度控制或温度补偿技术来抑制这种漂移。
dfb激光器温度调制系数
dfb激光器温度调制系数DFB激光器是一种常用的光学器件,其温度调制系数是指当DFB激光器的工作温度发生变化时,激光器输出光功率相对于温度变化的响应系数。
温度调制系数是DFB激光器的一个重要参数,它对激光器的性能和稳定性有着重要影响。
DFB激光器的温度调制系数与激光器的结构和材料有关。
一般来说,DFB激光器的温度调制系数是负数,即当激光器的温度升高时,激光器的输出光功率会下降。
这是由于激光器的材料在升高温度时,电子和空穴的载流子浓度会增加,从而增加了材料的损耗。
另外,温度的升高还会导致激光器的谐振腔长度发生变化,进而影响激光器的工作频率。
为了减小DFB激光器的温度调制系数,可以采取一些措施。
首先,可以选择合适的材料和结构。
一些特殊的材料,如InP和GaAs,具有较小的温度调制系数。
此外,采用多量子阱结构和分布布拉格反射镜(DBR)结构的DFB激光器,可以减小温度调制系数。
其次,可以对DFB激光器进行温度补偿。
通过控制激光器周围环境的温度,或者在激光器上加热或冷却部分区域,可以抵消温度对激光器输出功率的影响,从而实现温度补偿。
另外,还可以使用温度稳定的反馈控制系统来实现温度的精确控制,从而减小温度调制系数。
DFB激光器的温度调制系数对其在光纤通信、光纤传感和光谱分析等领域的应用具有重要意义。
例如,在光纤通信系统中,DFB激光器作为光源,其输出光功率的稳定性和可调性对于保证系统的传输性能和灵活性至关重要。
通过减小温度调制系数,可以提高DFB激光器的温度稳定性,减小温度对激光器输出功率的影响,从而提高光纤通信系统的性能。
DFB激光器的温度调制系数还可以用于光纤传感领域。
通过监测DFB激光器输出光功率随温度变化的响应,可以实现对温度的测量。
由于DFB激光器的温度调制系数是已知的,通过测量激光器输出光功率的变化,可以准确地计算出环境温度的值。
因此,基于DFB激光器的温度调制系数的光纤传感技术具有高精度和高灵敏度的特点,可以应用于温度监测、温度控制和温度补偿等领域。
环境温度对半导体激光器输出功率的影响
环境温度对半导体激光器输出功率的影响作者:何培文来源:《科技视界》2016年第07期【摘要】半导体激光器是一种敏感性器件,不仅受自身制造工艺的影响,还受环境因素的干扰。
本文首先利用matlab理论模拟了激光器的输出功率与环境温度的关系,同时通过实验平台的搭建,开展了不同温度梯度下对激光器输出功率的影响实验。
验证了在一定温度范围内激光器输出功率大小与环境温度成反向增长的关系。
【关键词】半导体激光器;模拟;温度;功率【Abstract】Semiconductor laser is a sensitive device, not only influenced by its manufacturing process, also by environmental factors. first of all, using matlab to simulate the theory of the laser output power with the environment temperature, and then through the construction of the experimental platform, carried out under different temperature gradient's influence on the laser output power. Verified in a certain temperature range laser output power to reverse the growth of the relationship between environment temperature rising.【Key words】Semiconductor laser; simulate; temperature; power0 引言半导体激光器以其寿命长、体积小、效率高、价格低廉等优点,在军事、医疗、通信、精密加工等领域得到广泛的应用。
激光器波长与温度的关系
激光器波长与温度的关系
激光器是一种能够产生高强度、高单色性、高方向性的光束的装置。
激光器的波长是指激光器发出的光的波长,它是激光器的一个重要参数。
激光器波长与温度之间存在着一定的关系,下面我们来详细了解一下。
激光器波长与温度的关系是由激光器内部的材料特性决定的。
激光器内部的材料受到温度的影响,会发生热膨胀、热导率变化等现象,从而影响激光器的波长。
一般来说,激光器的波长随着温度的升高而发生红移,即波长变长。
这是因为随着温度的升高,激光器内部的材料会发生热膨胀,导致激光器的谐振腔长度发生变化,从而影响激光器的波长。
激光器波长与温度的关系还与激光器的工作方式有关。
不同类型的激光器在不同的工作方式下,其波长与温度的变化规律也不同。
例如,半导体激光器的波长随着温度的升高而发生蓝移,即波长变短。
这是因为半导体激光器的工作方式是基于电子跃迁的,随着温度的升高,电子跃迁的能级发生变化,从而影响激光器的波长。
激光器波长与温度的关系对激光器的应用也有一定的影响。
在一些需要高精度的应用中,激光器的波长稳定性是非常重要的。
因此,在设计激光器时需要考虑到温度对波长的影响,并采取相应的措施来保证激光器的波长稳定性。
激光器波长与温度之间存在着一定的关系,这是由激光器内部材料特性和工作方式决定的。
了解激光器波长与温度的关系对于激光器的设计和应用都具有重要的意义。
温度对半导体激光器特性的影响
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温度对半导体激光器的影响
半导体激光器热特性对其性能的影响半导体激光器能否在室温下有效工作,主要看器件的温升问题能否得到有效解决。
所以,半导体激光器的热特性是影响其众多性能的关键因素,虽然近年来针对提高器件的温度稳定性而出现了很多改善激光器芯片外延结构的研究。
但始终无法避免半导体激光器温升对其以下几个性能的影响1阈值电流密度th J 。
温度对半导体激光器th J 的影响主要取决于增益系数随温度的变化。
随温度增加,损耗系数增加,漏电流增加,内量子效率降低,这些因数都使th J 增大。
根据实验测定,th J 随T 的变化满足指数关系:0()()()r T T T th r th r J T T J T e-+=式中,r T 为室温,()th r J T 为室温下的阈值电流密度,0T 是表征半导体激光器温度稳定性的重要参数,通常称为特征温度,它与激光器所使用的材料和结构有关,针对同一种激光器,0T 为一常数。
2输出波长。
从定性方面而言,半导体激光器的输出波长一般随着器件有源区温度的升高而发生红移现象;从定量方面而言,半导体激光器的输出波长随温度的变化可以用下式近似表达:2d h c d E g d T E g d Tλ=-⋅ 式中,h 为普朗克常量,。
为光波在真空中的传播速度,Eg 为半导体激光器有源区所用半导体材料的禁带宽度,一般而言,Eg 随温度的变化量应该是温度的函数,在室温附近,我们可以近似地将dEg dT认为是一个常量。
3.输出功率。
半导体激光器的输出功率也受工作温度的影响,随着有源区温度的升高,激光器的平均和最大输出功率都会减少。
激光器输出功率的减少又直接导致器件发热量增加,引起更大温升,从而使激光器很快失效。
4多模激射。
有源层内部的温度不均匀性,使其半导体材料的能级间出现能量差异,会导致输出谱线展宽,更容易出现多模激射情况。
5寿命。
跟半导体激光器的温升有关,而又直接导致激光器寿命缩短甚至终止的因数主要有两个。
一是热应力,由于激光器各层材料之间热膨胀系数不同,器件的温升就会在其内部产生不同的热应力,使得个材料间扩散甚至是撕裂加剧,最终导致器件退化,缩短激光器的使用寿命;二是端面灾变性毁坏(COD),它指的是激光器端面复合吸收过程中温升导致的将半导体激光器谐振腔端面烧毁现象。
温度对半导体激光器退化的影响
Impactoftemperatureondegradationsoflaserdiode
YANGPeng,HUYerong,WANGGuishan
图2基于ld等效电路模型的ip曲线fig2ipcurvebasedonldequivalentcircuit图2中折线拐点处的横坐标即为ld的阈值电流折线右侧部分的斜率称为ld的斜率效率这两个参数可用于反映ld光电特性且它们的变化趋势还可反映ld是否发生退化以及发生何种退化
第 42卷 第 1期 2020年 2月
温度对 LD退化的作用机理较为复杂,难以 用理论推导出准确的表达式,通常通过经验公式 进行描述[7,9],或 者 通 过 对 LD进 行 加 速 退 化 试 验,借助电子显微镜观察 LD内部物理结构的变 化,从而建立温度对退化的影响关系[10-11]。这种
直接观察法不仅实施起来有一定难度,而且难以 对 LD退化程度进行量化。而事实上,LD可观测 的电光特性参数很多,包括各种电流(偏置电流、 阈值电流)、端电压、光功率、I-P曲线、I-V曲线 等[12-17],如果利用这些外部特性参数来研究温度 对 LD退化的影响,将有效解决上述问题。
Abstract:Theimpactoftemperatureonlaserdiodedegradationswerestudiedbyequivalentcircuitmodelsimulationandaccelerated degradationexperiment.Twodegradationmodesoflaserdiodewereanalyzedandconcludedthattheactiveregiondegradationwillcausethe thresholdcurrenttoincrease,andthecavitysurfacedegradationwillcausetheslopeefficiencytodecrease.Thethermalcharacteristicsoflaser diodeweremodeledandsimulated,andwereconcludedthatthethresholdcurrentincreaseswiththetemperaturerise.Theaccelerateddegradation experimentswerecarriedoutbyalaserdiodeaccelerateddegradationexperimentplatform.Theresultsofsimulationandexperimentshowedthatthe increaseoftemperaturewillaggravatethecavitysurfacedegradation,buthasnosignificanteffectontheactiveregiondegradationoflaserdiode. Theseconclusionswillimprovethelaserdiodetemperaturedegradationsimulationmodelling.Thecurrentstudyisbeneficialforthemechanismof temperatureonlaserdiodedegradationandprotectivemeasures.
半导体激光器参数温度依赖关系
半导体激光器参数温度依赖关系摘要本文主要对半导体激光器的阈值电流、外微分量子效率、输出光功率、模谱等主要参数与温度间关系进行分析,探究半导体激光器主要参数受温度影响的情况。
从阈值电流与温度的关系式中,发现阈值电流与温度有明显的相关性,实验中测量出不同温度下的P-I特性,证明了这个结论。
随后对外微分量子效率进行探究,发现其与P-I曲线的斜率大小相同。
最后测量了三组温度下激光器的模谱,分析了温度与模谱之间的关系。
通过对这三个部分的研究,为半导体激光器在不同温度场景的应用奠定理论模型基础。
关键词:阈值电流,外微分量子效率,输出光功率,模谱,温度Relationship between the semiconductor laser parameters and the temperatureAbstractThis paper focuses on the relationship between the semiconductor laser threshold current ,external differential quantum efficiency, output power, mode spectrumand temperature were analyzed,Explore the relationship between the temperature of the semiconductor laser parameters.From the threshold current versus temperature formula, We found that the threshold current with temperature significantly correlated,Experimental measurements of the P-I characteristics at different temperatures and this conclusion is proved. Then explore the externaldifferential quantum efficiency,It found P-I curve slope equal in value. The last three groups were measured at the temperature of the laser mode spectrum, It analyzes the relationship between temperature and the mode spectrum. By studying the three portions, A semiconductor laser theoretical foundation model in use under different temperature scenarios.Key Words:Threshold Current,External differential quantum efficiency, output power, mode spectrum, temperature第一章绪论在1917年,受激辐射现象的存在被爱因斯坦预言,后来研究者们在光波段研究受激辐射放大。
半导体激光器件中的温度对性能的影响研究
半导体激光器件中的温度对性能的影响研究激光器件是一种重要的电子元器件,被广泛应用于通信、医疗、工业和军事等领域。
而在激光器件中,温度是一个重要的参数,它对激光器件的性能产生着重要的影响。
本文将研究半导体激光器件中温度对其性能的影响,并探讨温度对激光器件性能的调控与优化方法。
温度对半导体激光器件的影响主要体现在以下几个方面:输出功率、阈值电流、光谱特性、转换效率、调制速度和寿命等。
下面将逐一进行探讨。
首先,温度对激光器件的输出功率有着直接影响。
一般而言,激光器件的输出功率随着温度的增加而增加,这是由于温度升高引导带能级和价带能级之间的能隙减小,进而提高电子和空穴的复合概率,从而增加激光的产生和放大效率。
但当温度过高时,由于激光介质材料的热膨胀系数受限,会导致激光谐振腔的尺寸变化,进而降低激光输出功率。
其次,阈值电流是指激光器件开始激发激光所需的最低电流。
温度对阈值电流也有显著的影响。
一般来说,随着温度的升高,激光器件的阈值电流减小。
这是因为随着温度升高,载流子浓度增加,从而提高电子与空穴的复合概率,进而减小阈值电流。
光谱特性也是激光器件性能中重要的一部分。
温度对激光器件的光谱特性有着明显的影响。
一般而言,随着温度的增加,激光器件的光谱峰值波长会发生红移。
这是由于温度升高导致晶格热膨胀,进而降低光子和晶格振动之间的耦合强度,从而减小光子的能量。
温度对激光器件的转换效率也有重要影响。
一般来说,随着温度的升高,激光器件的转换效率会降低。
这是由于温度升高会增加非辐射复合过程的概率,导致少量的能量从光子形式转化为热能。
因此,为了提高激光器件的转换效率,需要控制好温度的变化范围。
调制速度是指激光器件在高频调制下的响应速度。
温度对激光器件的调制速度也有一定的影响。
一般来说,温度升高会导致载流子的迁移率增加,从而提高激光器件的调制速度。
但当温度过高时,激光器件的响应时间会受到载流子寿命的限制,进而降低调制速度。
最后,温度对激光器件寿命的影响也是需要考虑的重要因素。
dfb半导体激光器温度波长漂移
dfb半导体激光器温度波长漂移
DFB半导体激光器的温度对波长的影响是一个重要的技术问题。
温度波长漂移指的是在不同温度下,激光器的输出波长会发生变化
的现象。
这种漂移会对激光器的性能和稳定性产生影响。
下面从多
个角度来分析这个问题。
首先,半导体材料的特性决定了DFB激光器在温度变化时会产
生波长漂移。
半导体材料的能隙随温度的变化而变化,这会导致激
光器的发射波长发生变化。
这种现象被称为温度敏感性,是半导体
激光器波长漂移的主要原因之一。
其次,DFB激光器的结构和工艺也会影响温度波长漂移。
激光
器的设计和制造工艺会影响器件的热稳定性,从而影响波长随温度
的变化情况。
例如,激光器的材料选择、外延生长技术、量子阱设
计等都会对温度波长漂移产生影响。
此外,激光器的工作温度范围也是影响波长漂移的重要因素。
通常情况下,激光器在设计时会考虑到在一定温度范围内能够保持
稳定的输出波长,但是在超出设计温度范围时,波长漂移会变得更
加显著。
针对DFB激光器温度波长漂移的问题,研究人员和工程师们提
出了一些解决方案。
比如通过温度控制系统来稳定激光器的工作温度,以减小波长漂移的影响;另外,也可以通过优化材料和结构设计,以减小温度对波长的影响。
综上所述,DFB半导体激光器的温度波长漂移是一个复杂的问题,涉及到材料、结构、工艺等多个方面。
只有综合考虑这些因素,才能有效地解决温度波长漂移带来的问题,提高激光器的性能和稳
定性。
《半导体激光器腔面优化设计及温度测量技术的研究》范文
《半导体激光器腔面优化设计及温度测量技术的研究》篇一一、引言半导体激光器在各个科技领域有着广泛的应用,而其性能与腔面设计和温度控制密切相关。
随着科技的进步,对半导体激光器的性能要求越来越高,因此,对半导体激光器腔面优化设计及温度测量技术的研究显得尤为重要。
本文将重点探讨半导体激光器腔面优化设计的方法和温度测量的技术,以期提高半导体激光器的性能和稳定性。
二、半导体激光器腔面优化设计1. 腔面设计的重要性半导体激光器的性能和输出功率很大程度上取决于其腔面设计。
一个良好的腔面设计可以有效提高激光器的效率,降低阈值电流,同时减小输出光束的发散角。
因此,对半导体激光器腔面的优化设计是提高其性能的关键。
2. 优化设计的原则在进行半导体激光器腔面优化设计时,应遵循以下原则:(1)选择合适的材料和结构,以实现低阈值电流和高效率的激光输出。
(2)优化谐振腔的结构和参数,以获得所需的输出光束质量。
(3)降低光损失,以提高光能的转换效率。
(4)增强抗热退化能力,以适应高功率应用的需求。
3. 优化设计的具体方法(1)采用先进的制程技术,如离子注入、外延生长等,以获得高质量的激光器材料和结构。
(2)通过仿真分析,优化谐振腔的结构和参数,如反射镜的曲率半径、腔长等。
(3)采用表面处理技术,如镀膜、抛光等,以降低光损失和提高抗热退化能力。
三、温度测量技术1. 温度对半导体激光器性能的影响温度是影响半导体激光器性能的重要因素之一。
随着温度的变化,半导体激光器的阈值电流、输出功率、波长等参数都会发生变化。
因此,对半导体激光器的温度进行准确测量和控制是提高其性能和稳定性的关键。
2. 常用的温度测量方法(1)热电偶法:通过测量热电偶两端的电势差来推算温度。
这种方法具有测量范围广、响应速度快等优点,但精度受热电偶的材料和制造工艺影响。
(2)光纤传感器法:利用光纤作为温度传感器,通过测量光纤的光信号变化来推算温度。
这种方法具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点,但需要复杂的信号处理系统。
高温对半导体的影响论文
高温对半导体的影响论文高温对半导体的影响摘要:半导体是现代电子技术中的核心材料之一,然而,高温环境会对半导体器件的性能和可靠性产生严重影响。
本论文将探讨高温对半导体的影响机制、影响因素以及可能的应对措施。
1. 引言半导体器件广泛应用于电子领域,诸如集成电路、太阳能电池、功率器件等。
然而,高温环境会对半导体器件造成不可忽视的影响。
高温会导致半导体中的载流子浓度、迁移率、电阻等参数发生变化,进而影响器件的性能和可靠性。
了解高温对半导体的影响机制和影响因素有助于制定相应的应对措施。
2. 高温对半导体的影响机制高温环境对半导体器件的影响主要表现在以下几个方面:2.1 电子能级结构的变化高温会改变半导体材料中的能级结构,导致能带宽度和禁带宽度的变化。
这样一来,半导体的载流子浓度和迁移率会发生变化,从而影响器件的电性能。
2.2 热载流子的生成高温环境下,载流子的热发射几率增大,使得杂质禁带宽度减小。
这会提高载流子的浓度和迁移率,从而增加电导率和电流密度。
2.3 杂质扩散高温下,杂质在半导体中的扩散速率增加。
这会导致半导体材料中杂质的浓度分布发生变化,进而影响器件的特性。
2.4 热损伤高温环境下,半导体材料容易发生热损伤。
这种热损伤可能导致材料的导电性和绝缘性发生变化,进而影响器件的可靠性。
3. 高温影响因素除了环境温度外,以下因素也会对高温下半导体器件的性能产生影响:3.1 温度梯度温度梯度是指半导体材料内部不同位置的温度差异。
高温环境下,温度梯度会导致材料内部应力的集中,可能引起器件的热膨胀不均匀或损坏。
3.2 散热效果散热效果是指半导体器件对周围环境的热量传递能力。
如果散热效果不好,高温环境下,器件内部的温度可能超过允许的范围,从而影响器件的性能和可靠性。
3.3 工作电流工作电流是指半导体器件工作时的电流大小。
在高温环境下,电流变大会导致器件内部热量的积累,进而可能影响器件的性能。
4. 高温应对措施为了应对高温对半导体器件的影响,我们可以采取以下措施:4.1 优化材料选择选择适合高温环境的半导体材料,如碳化硅或氮化硅等。
浅析温度对半导体激光器输出信号的影响
浅析温度对半导体激光器输出信号的影响摘要:半导体激光器已经应用至许多领域,温度变化会在一定程度上影响激光器信号输出质量,文章建立模型进行量化分析,并进行了仿真验证,直观体现了具体影响。
关键词:线性调频;多普勒;误差1.引言半导体激光器技术的发展,使得激光测量趋于小型化与实用化,但与He-Ne激光器相比,其输出光功率的稳定性要稍逊色一些,尤其受环境温度的影响较大[51]。
另外,尽管半导体激光器的电光转换效率很高,但由于存在着各种非辐射复合损耗、自由载流子吸收等损耗机制,这使得其外微分量子效率(半导体激光器输出光子数随注入的电子数增加的比率)只能达到[1],其它未转化成光子的电子所做的功将转换化成热量,致使半导体激光器升温。
对于半导体激光器,其温度的升高会导致阈值电流增加,电光转化效率依比例降低。
因此温度的变化会直接影响半导体激光器输出光信号的质量。
2.阈值电流与温度的关系阈值电流密度与半导体激光器的结区温度的关系非常密切。
温度升高,自由电子的光学吸收会造成很大的光功率损耗,阈值电流密度随温度变化的曲线如图1所示。
从图中可以看出,温度较低时,阈值电流密度随温度的变化较小,当温度增至约时,阈值电流密度急剧变化。
影响半导体激光器温度特性的因素较多,目前通常采用实验验证公式来描述其阈值电流密度与温度的关系,其关系为3.温度对半导体激光器斜率效率的影响描述半导体激光器的输出特性的另一个重要参数是斜率效率。
半导体激光器在阈值电流以上的曲线接近直线,斜率效率用以描述半导体激光器阈值电流以上部分(线性区)的曲线斜率的大小。
对于确定的半导体激光器,斜率效率与工作电流无关,仅与温度有关[2],为温度的函数。
温度对半导体激光器斜率效率的影响如图2所示。
图2为华上激光器所提供的半导体激光器曲线测试图,该图充分说明半导体激光器的斜率效率为温度的函数。
由图中可以清晰看到,在五个不同的温度下,这五条曲线线性区部分并不平行,并且随着温度的升高,斜率在减小,这是因为随着温度的升高,半导体激光器中自由载流子的吸收引起的损耗将增加,从有源层溢出的载流子数目增加,致使外微分量子效率减小,宏观上表现为斜率效率的减小。
温度对FBG外腔半导体激光器模式的影响
温度对FBG外腔半导体激光器模式的影响李松柏;周寒青;邓涛【摘要】文章基于四阶龙格-库塔法,引入光纤光栅的位相分布,并考虑光线在外腔中的往返相移,分析了温度和外腔长度对布拉格光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)模式的影响.数值模拟的结果表明:随着温度的升高和外腔长度的增加,FBG-ECL 模式数增多,模式间距变小;外腔长度的变化对FBG-ECL模式跳变的影响明显.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】3页(P60-62)【关键词】光纤光栅;半导体激光器;温度;模式跳变【作者】李松柏;周寒青;邓涛【作者单位】长江师范学院,物理学与电子工程学院,重庆,408100;浙江工业大学,理学院,应用物理系,浙江,杭州,310014;西南大学,物理学院,重庆,400715【正文语种】中文【中图分类】TN256近年来,随着密集波分复用(DWDM)系统的发展,具有稳定波长、高边模抑制比和窄线宽的激光器越来越受到人们的关注[1]。
利用一端镀增透膜的普通二极管管芯和光纤光栅(FG)耦合形成的布拉格光纤光栅(FBG)外腔半导体激光器(ECL)不仅具有很好的动态单模特性,而且利用布拉格波长随应力和温度变化而改变的特性[2],还可以制作出激射波长可精密调谐的ECL。
FBG-ECL 还可用于可调谐全光波长转换器中。
关于FG 的波长调谐方法已有许多报道,但这些报道都局限于对激光输出功率及边模抑制比等特性的研究,很少有人对激光输出波长进行研究。
值得注意的是,若通过改变温度和注入电流对FBG-ECL 的输出波长进行调谐,一般会发生模式跳变,导致波长不能被连续调谐,从而存在一些波长间隙。
如果所需要的激光波段恰好落在间隙内,该激光器就不能满足要求。
基于此,本文在引入FG 的位相后,考虑了光线在外腔中的往返相移,采用四阶龙格—库塔法,对温度和外腔长度引起的激光输出模式跳变机制进行了研究。
1 理论分析图1 是FBG-ECL 的结构示意图。
环境温度对半导体激光器输出功率的影响[权威资料]
环境温度对半导体激光器输出功率的影响【摘要】半导体激光器是一种敏感性器件,不仅受自身制造工艺的影响,还受环境因素的干扰。
本文首先利用matlab理论模拟了激光器的输出功率与环境温度的关系,同时通过实验平台的搭建,开展了不同温度梯度下对激光器输出功率的影响实验。
验证了在一定温度范围内激光器输出功率大小与环境温度成反向增长的关系。
【关键词】半导体激光器;模拟;温度;功率【Abstract】Semiconductor laser is a sensitive device, not only influenced by its manufacturing process, also by environmental factors. first of all, using matlab to simulate the theory of thelaser output power with the environment temperature,and then through the construction of the experimental platform, carried out under different temperature gradient's influence on the laser output power. Verified in a certain temperature range laser output power to reverse the growth of the relationship between environment temperature rising.【Key words】Semiconductor laser; simulate;temperature; power0 引言半导体激光器以其寿命长、体积小、效率高、价格低廉等优点,在军事、医疗、通信、精密加工等领域得到广泛的应用。
环境温度对半导体激光器输出功率的影响
0引言半导体激光器以其寿命长、体积小、效率高、价格低廉等优点,在军事、医疗、通信、精密加工等领域得到广泛的应用。
它是高效率的电子—光子转换器件,但由于存在非辐射复合损耗、自由载流子吸收等损耗机制,使其外微分量子效率只能达到20%—30%[1];同时又是一种比较敏感的器件,每毫安电流的变化会引起约0.01nm输出波长的漂移,每摄氏度温度的变化会引起约0.1nm输出波长的改变[2];其本身还存在着较多的外部失效因素,包括暗线缺陷、腔面损伤、电极退化、浪涌冲击、静电击穿等,这些失效原因主要与激光器的制造过程、工艺、材料相关,用户无法控制,与之相比浪涌冲击、静电击穿是用户应该加以关注的问题,应用中应设法加以保护[3]。
1半导体激光器的工作机理一般而言,处于高能态的导带电子是极不稳定的,会向低能态的价带跃迁[4],并且以光子的形式将能量释放出来,发射出的光子能量[5]等于导带和价带的能量差,半导体激光器受激辐射时,入射光激发处于高能态的电子跃迁到低能态[6]并产生出射光子,出射光子与入射光子具有相同的方向、相位、频率和偏振状态,出射光为相干光,其原理如图1所示。
半导体激光器由带隙能量较高的P型和N型半导体材料中间夹层薄的有源层构成。
将正向偏置电压加在PN结两端,电子由N区流向P区,空穴由P区流向N区,在作用区内,电子空穴对发生复合产生光子。
在注入电流达到一定值后,便产生激光。
如图2所示。
总结起来激光器工作条件有三点:1.有源区载流子的反转分布;2.受激辐射的多次反馈形成震荡;3.有足够的注入电流。
图1半导体材料能带结构示意图2激光器的输出功率温度对半导体激光器输出功率有如下的关系有以上两式可得半导体激光器输出光功率与温度T有如下关系:P0=η0hγeIF-J th(T t)×expT-TtT0()[](1)式中:P0为半导体激光器输出光功率;η0为外微分量子效率;h为普朗克常量;γ为光频率;e0为单位电量;I F为注入电流;I th为阀值电流。
半导体激光器温度自动控制
2 应用领域扩展
随着半导体激光器应用领域的不断扩展,温度自动控制 系统也将面临更多的挑战。在医疗、汽车、航天和军事 等领域,半导体激光器将有着更广泛的应用前景。
总结与展望
1 已取得的成果
温度自动控制系统在半导体激光器的研究和应用中具有 至关重要的作用,它们提供了稳定和可靠的控制,使激 光器能够在各种条件下实现更高的性能。
半导体激光器温度自动 控制
半导体激光器温度自动控制是一种关键技术,可优化激光器性能和延长使 用寿命。本文将解释其原理、性能影响、关键组成部分以及应用案例。
半导体激光器基础知识
半导体激光器原理
半导体激光器是一种由半导体材料 制成的电子器件,能将电能转换成 光能。它的激射原理与其他激光器 不同,具有许多特殊性质。
• M. T. Asom, Introduction to Semiconductor Lasers for Optical Communications, Artech House (1994).
• B. Naglič, J. Stražar, Semiconductor laser temperature stabilization, Infrared Physics and Technology, Volume 43, Issue 4, 2002, Pages 241-248, ISSN 1350-4495.
执行器将控制信号转换为实际控制动作 ,如调节温度器或控制风扇的转速。
温度自动控制方法
1 开环控制
2 闭环控制
开环控制是最简单的温度控 制方法,但缺乏反馈,无法 应对环境和工作负载的变化 。
3 PID控制
闭环控制通过反馈控制信号 来纠正偏差,可以提供更准 确和稳定的温度控制。
温度对小功率半导体激光器发光效率的影响
1.1 课题背景21世纪被称为光电子时代。
光电子技术是国际上竞争十分激烈的高技术产业之一,其产业值可望占到发达国家国民经济总产值的20%,这一领域研究的开发己成为当前最活跃的技术前沿之一。
其中半导体激光器是光电子产业中最重要的组成部分,世界市场年销量约达一亿支,1994年销售额即达4亿多美元,是继大规模集成电路之后,信息高技术领域中最有发展前途的产品之一。
半导体激光器由于具有体积小、效率高、寿命长、耗能低等优点,在光纤通讯、光盘读写、光缆电视、高效泵浦、激光医疗、材料加工等各领域都发挥着很重要的作用。
半导体发光管(LD)则是半导体光电子显示的核心器件,具有可靠性高、功耗低、抗冲击、寿命长、使用环境温度广等优点,广泛应用于电器、仪器、仪表、通讯、交通、金融、贸易、国防等领域。
半导体激光器的出现,不但为光通讯发展奠定了基础,而且为整个激光技术的发展注入了活力,并在我们日常生产、生活中变成最广泛、最重要的激光器件。
近十几年来,半导体激光器的发展更加迅速,已成为世界上发展最快的一门激光技术。
但在实际使用中,半导体激光器受到微小的电流和温度变化的影响时,将导致半导体激光器输出功率的波动。
光源的稳定性影响仪器的精度,也影响着测量的精度。
目前,提高激光器性能的途径主要有两个:一是应用新的半导体技术来提高激光器器件本身的性能指标;二是提高激光器驱动电源的特性。
同时,半导体激光器也是一个对温度相当敏感的元件,所以研究温度对半导体发光器发光效率的影响是为了更好的使半导体发光器为我们的日常生活服务。
1.2国内外对半导体激光器研究及发展早期研究在1962年7月召开的固体器件研究国际会议上,美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯(Keyes)和奎斯特(Quist)报告了砷化镓材料的光发射现象,这引起通用电气研究实验室工程师哈尔(Hall)的极大兴趣,在会后回家第一章引言的火车上他写下了有关数据。
回到家后,哈尔立即制定了研制半导体激光器的计划,并与其他研究人员一道,经数周奋斗,他们的计划获得成功。
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摘 要 : 章 基 于 四 阶 龙 格一 库塔 法 , 入 光 纤 光栅 的 位相 分 布 , 考 虑 光 线 在 外腔 中的 往 返 相 移 , 析 了温 度 和 外 腔 长度 对 布 文 引 并 分 拉格 光 纤 光栅 外腔 半 导 体 激 光 器 ( B - C ) 式 的影 响 。 数 值 模 拟 的 结 果 表 明 : 着 温 度 的 升 高 和 外 腔 长 度 的 增 加 , B - F GE L模 随 F G
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E L模 式 数 增 多 , 式 间距 变 小 ; C 模 外腔 长度 的 变化 对 F G E L模 式 跳 变的 影 响 明 显 。 B -C 关键 词 : 纤 光栅 ; 导 体 激 光 器 ; 光 半 温度 ; 式跳 变 模 中 图 分类 号 : N 5 T 26 文献标识码 : A 文章 编 号 :0 58 8 (0 0 0 —0 00 1 0—7 8 2 1 )10 6—3
李 松柏 周 寒青 邓 。 。
( . 江 师 范 学 院 物 理 学与 电子 工 程 学 院 , 庆 1长 重 3 .西 南 大 学 物 理 学 院 , 庆 重
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4 80 ; 2 0 1 0 .浙 江工 业 大 学 理 学 院 应 用 物 理 系 , 江 杭 州 3 0 1 ; 浙 1 0 4
21 0 0年 第 1期 ( 总第 1 7期 ) 5
光 通 信 研 究
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光 电 器 件 研 究 与 应 用
温度对 F G外腔半导体 激光器模式的影响 B