光纤光学与半导体激光器的电光特性(课题)

合集下载

实验2光纤光学与半导体激光器的电光特性(精)

实验二光纤光学与半导体激光器的电光特性一、实验内容与目的1、半导体激光器的电光特性与阈值电流用功率指示计测量半导体激光器在不同工作电流下的输出功率，求出阈值电流。

了解掌握半导体激光器的使用方法和电光特性。

2、光纤光学以可见光半导体激光器作为光源，通过一套五维调整机构将激光耦合进光纤，激光在光纤中传输一定距离后从光纤的另一端输出，通过对输出光的测量和观察，了解掌握光纤的一些光学特性和参数测量方法，进一步理解和巩固光学的基本原理和知识。

对光纤的使用技巧和处理方法有一定的了解。

实验内容有：1）光纤的端面处理。

2）光纤的耦合与藕合效率的测量。

3）光纤的激励模式。

4）光在光纤中的传输时间的测定，并根据光纤长度推算出光在光纤在的传输速率和纤芯的折射率。

5）模拟信号（音频）的调制、在光纤中的传输、接受、放大与解调还原。

二、实验仪器1. GX1000光纤实验仪2 .光学实验导轨（800mm ）3 .半导体激光器+二维调整架4.三维光纤调整架+光纤夹5.光纤（200m ）6.光纤座+磁吸7 •光探头+二维调整8•功率指示计9 •光纤刀10.显示屏11•一维位移架+12档光栏头12.示波器13•音频信号源三、设备的安装a将导轨平稳地放置在一个坚固、稳定的平台上。

b在导轨的一端（底角附近）放置半导体激光器调整架和三维光纤调整架，另一端放置光纤座和二维可调光探头。

c粗调各调整架的高度，使其高度大致相等。

d将半导体激光器与实验仪发射板的输出口相连，输出波形通过信号线与示波器CH1通道相连。

二维光探头与接收板上的输入口相连，输出波形（解调前）通过信号线与示波器CH2通道相连。

模拟音频信号接入音频输入端e将功率指示计探头与功率指示计相连，待用。

f将实验仪后面板上的喇叭开关置于关状态。

四、实验项目及步骤（一）半导体激光器的电光特性a将实验仪功能档置于直流”档。

用功率指示计探头换下三维光纤调整架。

b打开实验仪电源，将电流旋钮顺时针旋至最大。

光纤光学与半导体激光器的电光特性实验(精)

光纤光学与半导体激光器的电光特性实验上个世纪70年代光纤制造技术和半导体激光器技术取得了突破性的进展。

光纤通信具有容量大、频带宽、光纤损耗低、传输距离远、不受电磁场干扰等优点，因此光纤通信已成为现代社会最主要的通信手段之一。

半导体激光器是近年来发展最为迅速的一种激光器。

由于它的体积小、重量轻、效率高、成本低，已进入了人类社会活动的多个领域。

【实验目的】1．了解半导体激光器的电光特性和测量阈值电流。

2．了解光纤的结构和分类以及光在光纤中传输的基本规律。

3．掌握光纤数值孔径概念、物理意义及其测量方法。

4．对光纤本身的光学特性进行初步的研究。

【实验仪器】GX-1000光纤实验仪，导轨，半导体激光器+二维调整，三维光纤调整架+光纤夹，光纤，光探头+二维调整架，激光功率指示计，一维位移架+十二档光探头（选购），专用光纤钳、光纤刀，示波器，音源等。

如右图所示。

1．设备参数：（1）半导体激光器类型：氮化镓，工作电流：0-70mA ，激光功率：0-10mW ，输出波长：650nm ；（2）总输出电压为3.5-4V ，考虑保护电路分压，所以管芯电压降为2.2V 。

（3）光纤损耗率：每千米70%，实验所用光纤长度：200m ，计算损耗为93.1%，如激光输出功率为10mW ，除去损耗后激光输出的总功率：9.31mW ，（计算耦合效率时用到）。

（4）信号源频率可用范围:10KH Z -300KH Z 。

2．主机功能实验主机面板如下图 GX1000光纤实验仪发射接受北京方式科技有限责任公司电流 mA电流调节直流调制脉冲频率输出波形音频输入波形输入波形波形解调电源开关表头功能状态旋钮主机主要由3部分组成：电源模块、发射模块、接收模块。

(1)电源模块主要是为半导体激光器和主机其它模块提供电源。

由3部分组成：①表头：三位半数字表头，用于显示半导体激光器的平均工作电流。

该电流可通过表头下的电位器进行调整。

半导体激光器实验报告

半导体激光器实验报告摘要：本文旨在通过对半导体激光器的实验研究，探索其基本原理、结构和性能，并分析实验结果。

通过实验，我们了解了激光器的工作原理、调制和控制技术以及其应用领域。

在实验过程中，我们测量了激光器的输出功率、光谱特性和波长调制特性等参数，并对实验结果进行了分析和讨论。

1.引言半导体激光器是一种利用半导体材料作为活性介质来产生激光的器件。

由于其小尺寸、高效率和低成本等优点，半导体激光器被广泛应用于通信、光存储、医学和科学研究等领域。

本实验旨在研究不同结构和参数的半导体激光器的性能差异，并通过实验数据验证理论模型。

2.实验原理2.1 半导体激光器的基本结构半导体激光器由活性层、波导结构和光学耦合结构组成。

活性层是激光器的关键部分，其中通过注入电流来激发电子和空穴复合形成激光。

波导结构用于限制光的传播方向，并提供反射面以形成光腔。

光学耦合结构用于引导激光光束从激光器中输出。

2.2 半导体激光器的工作原理半导体激光器利用注入电流激发活性层中的电子和空穴，使其发生复合并产生激光。

通过适当选择材料和结构参数，使波导结构中的光在垂直方向形成反射，从而形成光腔。

当光经过活性层时，激发的电子和空穴产生辐射跃迁，并在激光器中形成激光。

随着光的多次反射和放大，激光逐渐增强，最终从光学耦合结构中输出。

3.实验步骤3.1 实验器材本实验使用的主要器材有半导体激光器装置、电源、光功率计、多道光谱仪等。

3.2 实验过程首先，将半导体激光器装置与电源连接，并通过电源控制激光器的注入电流。

然后，使用光功率计测量激光器的输出功率，并记录相关数据。

接下来，使用多道光谱仪测量激光器的光谱特性，并记录各个波长的输出光功率。

最后，调节激光器的注入电流，并测量波长调制特性。

完成实验后，对实验数据进行分析和讨论。

4.实验结果与分析通过实验测量，我们得到了半导体激光器的输出功率、光谱特性和波长调制特性等数据，并对其进行了分析。

实验结果显示，随着注入电流的增加，激光器的输出功率呈现出递增趋势，但当电流达到一定值后，增长速度逐渐减慢。

半导体激光器原理及光纤通信中的应用

半导体激光器原理及光纤通信中的应用
半导体激光器是一种利用半导体材料的电子和空穴复合产生光子的器件。

它是一种高效、小型化、低成本的光源，被广泛应用于光通信、激光打印、医疗、材料加工等领域。

半导体激光器的工作原理是利用半导体材料的PN结，在外加电压的作用下，电子和空穴在PN结的结界面处复合，产生光子。

这些光子被反射回来，形成光的共振，从而形成激光。

半导体激光器的优点是功率密度高、发射波长可调、寿命长、体积小、功耗低等。

在光纤通信中，半导体激光器是一种重要的光源。

它可以将电信号转换为光信号，通过光纤传输到接收端，再将光信号转换为电信号。

半导体激光器的发射波长与光纤的传输窗口相匹配，可以实现高速、长距离的光纤通信。

同时，半导体激光器的小型化和低功耗也使得光纤通信设备更加紧凑和节能。

除了光纤通信，半导体激光器还被广泛应用于激光打印、医疗、材料加工等领域。

在激光打印中，半导体激光器可以实现高速、高分辨率的打印，同时也可以实现彩色打印。

在医疗领域，半导体激光器可以用于激光治疗、激光手术等，具有精准、无创、无痛等优点。

在材料加工领域，半导体激光器可以用于切割、焊接、打孔等，具有高效、精准、无污染等优点。

半导体激光器是一种重要的光源，被广泛应用于光通信、激光打印、
医疗、材料加工等领域。

随着科技的不断发展，半导体激光器的性能和应用也将不断提升和拓展。

光纤光学与半导体激光特性实验指导书

光纤光学与半导体激光特性实验指导书光纤光学与半导体激光器的电光特性20世纪70年代光纤制造技术和半导体激光器技术的突破性发展，光纤通信已成为现代社会最主要的通信手段之一。

本实验利用通信用单模光纤和可见光（红光）半导体激光器对光通信过程进行了一个开放的、原理性的模拟，以期通过实际操作，对光纤本身的光学特性和半导体激光器的电光特性进行一个初步的研究。

使学生对光纤和半导体激光器有一个基本的了解和认识。

一．实验目的1．理解和巩固光学的基本原理和知识；2．了解掌握光纤的使用技巧和处理方法；3．了解掌握半导体激光器的使用方法和电光特性；4、了解掌握光纤的一些光学特性和参数测量方法。

二．基本原理光纤通信的光学理论是建立在光的全反射理论和波导理论上的。

现代光通信中使用的光纤一般分为单模光纤和多模光纤两种。

它们在结构上的区别主要在于纤芯的几何尺寸上，图1是光纤结构图。

它由三层结构构成：（1）纤芯：由掺有少量其他元素的石英玻璃构成（为提高折射率），对于单模光纤，直径约9.2 mm，而对于多模光纤，纤芯直径一般为50 mm。

这是它们在结构上的最主要区别。

（2）包层：由石英玻璃构成，但由于成分的差异它的折射率比纤芯的折射率略微低一些，以形成全反射条件。

直径约为125 mm。

（3）涂覆层：为了增加光纤的强度和抗弯性、保护光纤，在包层外涂覆了塑料或树脂保护层。

其直径约245 mm。

激光主要在纤芯和包层中传播。

图1 光纤结构示意图1．光纤端面的处理为了使激光在输入光纤和输出光纤时有一个理想的状态，如较高的耦合效率，均匀对称的光斑和模式。

一般均需要对光纤的端面进行较为细致的处理。

一般光纤端面的处理有两种主要方法。

一种是使用专用刀具进行切割。

另一种为研磨处理。

在本实验中，采用较为简单的手工刀具切割，以使光纤端面较为平整。

2．光纤的耦合和耦合效率在本实验中，光纤的耦合是指将激光从光纤端面输入光纤，以使激光可沿着光纤进行传输。

在这里采用了一套有五个自由度的调整机构来进行光纤的耦合。

半导体激光器特性测试实验

太原理工大学现代科技学院光纤通信课程实验报告专业班级学号姓名指导教师实验名称半导体激光器P-I 特性测试实验同组人专业班级学号 2 姓名成绩一、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）曲线的测试方法二、实验仪器 1.ZYE4301G 型光纤通信原理实验箱1台2.光功率计1台 3.FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1根4.万用表1台5.连接导线20根三、实验原理半导体激光二极管（LD ）或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，（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。

）是一种阈值器件。

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（△λ=0.1～1.Onm)，适用于高比特工作，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。

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，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，消光比大，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。

半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，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。

半导体激光器特性及调制特性实验

实验三半导体激光器特性及调制特性实验一、实验目的1.掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理，测量泵浦LD经快轴压缩后的阈值电流和输出特性曲线；2.用辅助激光器法，构造固体激光器谐振腔，并使其发光；3.选用不同透过率腔镜，测试不同LD电流下的激光输出功率，结合LD的功率-电流关系，计算两种耦合输出下的激光斜效率和光光转换效率。

二、实验仪器半导体激光器、耦合系统、Nd:YAG晶体、输出镜、功率计、探测器三、实验内容1、LD安装及系统准直将LD电源接通。

通过上转换片观察LD出射光近场和远场的光斑。

测量LD经快轴压缩后的阈值电流和输出特性曲线。

2、半导体泵浦固体激光器实验用大功率的808nmLD泵浦Nd：YAG晶体，通过不同输出镜并调节腔镜产生1064nm的红外光。

测试不同LD电流下的激光输出功率；根据实验数据和曲线，计算两种耦合输出下的激光斜效率和光光转换效率，并作简要分析。

四、实验结果（1）数据结果：电流（A）0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8功率（mw）0 0 0 0 0 0.019 0.048 0.077 电流（A）0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6功率（mw）0.113 0.150 0.202 0.267 0.330 0.373 0.406 0.432 电流（A） 1.7 1.8 1.9 2 2.1功率（mw）0.461 0.485 0.506 0.525 0.555（2）激光输出功率-泵浦功率曲线：（3）根据数据和图像可知：故，转换效率：%04.38=η五、实验总结通过本次实验，掌握了半导体泵浦固体激光器的工作原理，学会了测量泵浦LD 经快轴压缩后的阈值电流和绘制了输出特性曲线，实现了用辅助激光器法，构造固体激光器谐振腔，并使其发光，选用了不同透过率腔镜，测试了不同LD 电流下的激光输出功率，结合LD 的功率-电流关系，计算出来两种耦合输出下的激光斜效率和光光转换效率。

半导体激光器光学特性测量实验报告

半导体激光器光学特性测量实验学号：姓名：班级：日期：【摘要】激光器的三个基本组成部分是：增益介质、谐振腔、激励能源。

本实验通过测量半导体激光器的输出特性、偏振度和光谱特性，进一步了解半导体激光器的发光原理，并掌握半导体激光器性能的测试方法。

【关键词】半导体激光器、偏振度、阈值、光谱特性一、实验背景激光是在有理论准备和实际需要的背景下应运而生的。

光电子器件和技术是当今和未来高技术的基础之一。

受激辐射的概念是爱因斯坦于1916年在推导普朗克的黑体辐射公式时提出来的, 从理论上预言了原子发生受激辐射的可能性，这是激光的理论基础。

直到1960年激光才被首次成功制造（红宝石激光器）。

半导体激光（Semiconductor laser）在1962年被成功发明，在1970年实现室温下连续输出。

半导体激光器的结构从同质结发展成单异质结、双异质结、量子阱（单、多量子阱）等多种形式，制作方法从扩散法发展到液相外延(LPE)、气相外延(VPE)、分子束外延(MBE)、金属有机化合物气相淀积(MOCVD)、化学束外延(CBE) 等多种工艺。

由于半导体激光器的体积小、结构简单、输入能量低、寿命较长、易于调制及价格低廉等优点, 使得它目前在各个领域中应用非常广泛。

半导体激光器已经成功地用于光通讯和光学唱片系统，还可以作为红外高分辨率光谱仪光源，用于大气检测和同位素分离等；同时半导体激光器成为雷达，测距，全息照相和再现、射击模拟器、红外夜视仪、报警器等的光源。

半导体激光器与调频器、放大器集成在一起的集成光路将进一步促进光通讯和光计算机的发展。

半导体激光器主要发展方向有两类，一类是以传递信息为目的的信息型激光器，另一类是以提高光功率为目的的功率型激光器。

本实验旨在使学生掌握半导体激光器的基本原理和光学特性，利用光功率探测仪和CCD光学多道分析器，测量可见光半导体激光器输出特性、不同方向的发散角、偏振度，以及光谱特性，并熟悉光路的耦合调节及CCD光学多道分析器等现代光学分析仪器的使用，同时进一步了解半导体激光器在光电子领域的广泛应用。

光纤光学与半导体激光器的电光特性实验

光纤光学与半导体激光器的电光特性实验上个世纪70年代光纤制造技术和半导体激光器技术取得了突破性的进展。

光纤通信具有容量大、频带宽、光纤损耗低、传输距离远、不受电磁场干扰等优点，因此光纤通信已成为现代社会最主要的通信手段之一。

半导体激光器是近年来发展最为迅速的一种激光器。

由于它的体积小、重量轻、效率高、成本低，已进入了人类社会活动的多个领域。

【实验目的】1．了解半导体激光器的电光特性和测量阈值电流。

2．了解光纤的结构和分类以及光在光纤中传输的基本规律。

3．掌握光纤数值孔径概念、物理意义及其测量方法。

4．对光纤本身的光学特性进行初步的研究。

如右图所示。

（4）信号源频率可用范围:10KH Z -300KH Z 。

(1)电源模块主要是为半导体激光器和主机其它模块提供电源。

由3部分组成：①表头：三位半数字表头，用于显示半导体激光器的平均工作电流。

该电流可通过表头下的电位器进行调整。

半导体激光器光束特性的研究

形式。
３ＬＤ输出光束的准直技术
由于半导体激光器输出的光束为像散椭圆高斯光束，因而，在使用半导体激光器时，需要先对其光束进行准直。准直器的光学结构如图２，准直器是一倒置的伽俐略望远镜，高斯光束
从负透镜入射，负透镜的后焦点（与正透镜Ｆ）的前焦点（ｚ相重合。负透镜应尽量位于高斯Ｆ）
… ｐ
构简单、可高速直接调制、且调制频率高、可靠
性能好、使用寿命长、格便宜等优势。目前，价
半导体激光器已在许多领域中得到应用，如激
光测量、激光照明、激光制导、激光测距、激光式中，
［丌＋）（（］咖１如）
文章编号，１７－７５２０）３０２－３６２８（０７０－０８０８
半导体激光器光束特性的研究
王小妮，朱林泉
（大学信息与通信工程学院，山西太原００５）中北３０１
摘
要：研究半导体激光器（Ｄ的光束特性，并对其远场图像是近场图像的傅里叶变Ｌ）
慢轴准直柱镜
图６柱面透镜组快、慢轴的准直
４结论
（）１半导体激光器输出光束的远场图像是近
场图像的傅里叶变换。
双曲线偏心率为相对折射率，位于光疏介质中双曲面另一支的焦点发出的倾角不超过双曲线
渐近线的光线，经本支双曲线折射后在光密介质内成为平行于双曲线实轴的平行光。５出图示了根据此原理制作出的准直效果较好的双曲面

2资料一：光纤光学半导体激光器电光特性

光纤光纤的全称称为光导纤维，它是一种导引光波的波导，是一种新的传输介质。

光纤通讯是以光波为载波，以光导纤维为传输媒质的一种通讯方式。

人们利用光导纤维作为光的传输介质的研究工作经历了一段艰辛的道路，直到1966年，英籍华人高辊博士发表了一篇具有历史意义的论文，从理论上阐述了光纤实现低损耗传输信息的可能性以后，光纤的研制工作才异常迅速地展开起来。

到了被誉为光纤通讯元年的1970年以后，光纤系统更是伴随着光纤通讯技术的发展而发展到了实用阶段。

目前，光纤在通讯、传感、激光治疗仪、激光加工机等许多方面都获得了应用，但其最主要的应用领域是光纤通讯和光纤传感器。

相对于无线电通讯来说，光纤通讯具有传输带宽、通讯容量大、中继距离远、抗干扰能力强、无串音、轻便、材料资源丰富、成本低等优点。

相对传统的传感器而言，光纤传感器具有灵敏度高、抗干扰能力强、电绝缘性能好、便于与计算机联接，便于与光纤传输系统系统组成遥测网络、体积小、耗电少等优点。

正因为此，光纤通讯和光传感器受到人们的青睐，得到了愈来愈来迅速的发展。

并且，随着光纤通讯和光纤传感技术的发展，推动了光纤在许多领域中的应用，同时，光纤技术自身的研究也获得了飞速的发展。

本专题从光纤入手，先了解光纤的结构和一般性质，再学习光纤的耦合、传输特性及在通讯和传感领域中的应用。

实验一光纤光学与半导体激光器的电光特性实验一、实验目的：1．了解和掌握半导体激光器的电光特性，测出半导体激光器在不同工作电流下的输出功率，求出阈值电流。

2．通过对输出光的观察和测量，了解和掌握光纤的一些光学特性和参数测量方法，进一步理解和巩固光学的基本原理和知识。

3．对光纤的使用技巧和处理方法有一定的了解。

二、实验仪器：GX1000光纤实验仪，光纤实验导轨，半导体激光器(LD)，二维及三维调整架，光纤夹，光探头，功率指示计，光纤刀，显示屏，音频信号源，示波器，一维位移架和12挡光拦头。

三、实验原理：A．光纤结构典型的光纤结构如图1所示，光纤一般由纤芯、包层、涂敷层及护套构成，是一多层介质结构的对称圆柱体。

半导体激光器原理及在光纤通信中的应用

价带
正常分布
反转分布
产生激光的必要条件二：粒子数反转分布
半导体激光器的工作原理
EC
光增益
EV
产生激光的必要条件三：有光学谐振腔
请看半导体激光器产生激光原理—动画演示
半导体激光器基本结构
1）、同质结半导体激光器
PN能带
正向电压V时形成的双简并能带结构
PN结LD的特点：阈值电流高，常温下不能连续工作
实用性：适用于高效率、大容量的光纤通信系统。
LD在光纤通信中的作用
1978年，半导体激光器开始应用于光纤通信系统，半导体激光器可以作为光纤通信的光源和指示器以及通过大规模集成电路平面工艺组成光电子系统。由于半导体激光器有着超小型、高效率和高速工作的优异特点，所以这类器件的发展，一开始就和光通信技术紧密结合在一起，它在光通信、光变换、光互连、并行光波系统、光信息处理和光存贮、光计算机外部设备的光祸合等方面有重要用途。半导体激光器的问世极大地推动了信息光电子技术的发展，到如今，它是当前光通信领域中发展最快、最为重要的激光光纤通信的重要光源.半导体激光器再加上低损耗光纤，对光纤通信产生了重大影响，并加速了它的发展。因此可以说，没有半导体激光器的出现，就没有当今的光通信。
2）、异质结半导体激光器
同质结、异质结结构示意图
为了获得高势垒,要求两种材料的禁带宽度有较大的差值。
光纤通信原理
光纤通信是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。
光发射机电信号输入尾纤调制光源连接器光纤接头盒光耦合器再生中继器
光纤
光纤其它设备
光纤光放大器光纤接头盒连接器尾纤
半导体激光器是向半导体PN 结注入电流，实现粒子数反转分布，产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡的。光受激辐射、发出激光必须具备三个要素：激活介质经受激后能实现能级之间的跃迁；能使激活介质产生粒子数反转的泵浦装置；放置激活介质的谐振腔，提供光反馈并进行放大，发出激光。

半导体激光器光电特性的研究_图文(精)

ｊＩＪｌ！ｌｐＪ／ＩＪＩ，ＬＰＪ／ＪｒＩＪｉｌｊ＇ｒ／，＇ＪｒＪｔＪｌＩＪｉｊｌｌｌｒｌＩＪＩ｝Ｙ１５３２０２３天津大学博士学位论文半导体激光器光电特性的研究ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＩＣＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＲＥＳＥＡＲＣＨＯＦＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＬＡＳＥＲＳ（申请工学博士学位）指导教师：姜星丞教援王叠达夔握天津大学理学院现代材料物理研究所２００７年１０月摘要摘要半导体激光器是目前应用最广泛的器件之一，其电学和光学特性一直倍受关注。

然而，一直以来都缺乏表征激光器电学特性的精确方法。

本文采用自建的正向交流小信号结合直流１．Ｖ特性的新方法对半导体激光器的电学特性进行了精确表征。

首次发现多量子阱激光器的电特性在激射阕值处都会发生突变，特别是结电压，并不像原先想象的在阈值处立即达到饱和，而是发生可观的跳跃后达到饱和。

这种不连续是传统激光器理论难以解释的，应属激光物理学的重要进展，它实际表现为远离平衡态相变对应的对称破缺。

与此同时，串联电阻和理想化因子在阈值处也分别表现出明显的下沉和上跳，串联电阻和理想化因子也并非传统理论所认为的常数，而是随电流变化，小电流下这种非线性变化关系尤为明显。

为了对比不同类型半导体器件的电学特性，作者对文献报道的Ａ１。

Ｇａｌ。

；Ａｓ．ＧａＡｓ条形双异质结激光二极管和不同来源的发光二极管的电学特性做了深入研究，研究结果表明：１）双异质结激光器的各电学参量在阈值处也都表现出明显的不连续，其结果完全类似于测量的量子阱激光器；２）发光二极管的各电学参量并没有表现出突变，这说明激射发光是导致激光器电学特性在阈值处表现出不连续的原因，同时还观察到了发光二极管结电压的完全饱和、理想化因子和串联电阻的菲线性。

通过以上研究，作者还给出了最简便和精确地确定半导体激光器阈值的新方法和发展了发光二极管的电学特性评价方法。

目前，我们对激光器阈值附近物理特性的不连续在理论上作了深入地研究。

首先，在对其合理性和自恰性分析后，作者认为激光器阈值附近物理特性的突变是激光器激射发光的～个必然结果。

半导体激光器应用于光纤通信领域的研究与分析

半导体激光器应用于光纤通信领域的研究与分析随着信息时代的发展，高速、大容量的数据传输需求越来越高。

在这样的背景下，光纤通信技术日益被人们所重视。

光纤通信是利用光的物理性质实现的高速数据传输技术，其传输速度远远高于传统有线通信技术，而且信号损耗小、抗干扰性强、安全可靠等特点，使得它具有广泛的应用前景。

半导体激光器是光纤通信技术中的关键组成部分，它可以作为光发射器或光放大器，在光纤通信系统中发挥着极其重要的作用。

本文将重点探讨半导体激光器在光纤通信领域中的研究和应用。

一、半导体激光器的基本原理半导体激光器是一种利用电子与空穴在半导体材料中复合释放能量的器件。

激光产生的基本原理是：当外加电场作用于半导体材料时，电子被可控地激发至导带、空穴被激发至价带，当电子和空穴在一定能量下复合时，会释放处于激发状态的能量，从而激发原子中电子的跃迁，产生与激发单元之间的相位同步、波长一致、光束聚束的激光光束。

半导体激光器因其结构简单、体积小、功耗低等特点，在通信，医学，工业等领域都得到了广泛的应用。

光纤通信系统需要一套完整的发射与接收系统来传输和检测信息。

半导体激光器广泛应用于光纤通信系统的光发射器和光放大器中。

1.光发射器光发射器是光纤通信系统中的关键组成部分，其主要作用是把通过电子方式表示的数字信号转换成光脉冲信号，并将它们输送到光纤中，使得信息能够在光纤中进行高速传输。

半导体激光器作为一种高功率、长寿命的光源，其在光传输中具有广泛的应用前景。

半导体激光器作为光发射器，在光纤通信系统中广泛应用，因其大小小、功率大、结构简单、易得性好而得到了广泛的应用。

2.光放大器光放大器是光纤通信系统的重要装置之一，它的主要作用是增加信号的强度。

由于光信号在光纤传输过程中会受到衰减，一旦强度低于特定阈值，信号就会在光纤中被衰减，影响信息的传输。

半导体激光器在光放大器中也得到的广泛应用。

主要分为两种放大器，即半导体光纤放大器和半导体光放大器。

光通信中的半导体激光器原理与技术研究

光通信中的半导体激光器原理与技术研究光通信是一种基于光信号传输的通信技术，近年来随着互联网的发展，越来越受到市场的关注。

而半导体激光器作为光通信中的一个重要组件，是实现光信号的发送和接收的关键之一。

本文将探讨半导体激光器的原理、特点以及其在光通信中的应用。

一、半导体激光器的原理半导体激光器是利用半导体材料的电子能带结构进行能量转移的器件。

它的原理是当电子通过正向偏压的PN结时，受到界面的反射而形成驻波，驻波的增压将电子激发到更高的能级，从而形成电子与空穴的复合过程。

在这个过程中，产生了光子能量，这些光子能量被激发的电子和空穴所吸收，从而形成光子，形成激光加出。

半导体激光器的工作原理就是将一束电流通过半导体，促使电子跃迁从低能级到高能级，从而形成光子，这些光子可以在激光器中反弹，形成激光。

由于半导体材料的电子能带结构在不同的温度下存在不同的状态，因此不同的温度也会造成半导体激光器的性能表现差别。

二、半导体激光器的特点半导体激光器具有小体积、高能量、高速度、低功耗、精密加工等特点，能够满足高频率、高速率、高精度的光信号处理需求。

半导体激光器和其他常用的光源相比，具有以下优点：1、小体积：半导体激光器体积小，能够在小型化、集成化系统中得到广泛的应用。

2、低功耗：半导体激光器的功率较低，相对于其他光源，电源的使用也较少，相比Long-Life Laser System光源，其低功率消耗使得其更加节能。

3、稳定性好：半导体激光器有较高的稳定性，其平均时间故障(MTBF)为10 ^4小时以上，可靠性更高。

三、半导体激光器在光通信中的应用半导体激光器作为一种光源，在光通信中得到广泛的应用。

它的特点在许多应用场合被广泛利用：1、光通信：半导体激光器通过形成激光信号，实现了快速、高效、可靠的光通信传输，是光通信中的关键组成部分。

2、激光打印：半导体激光器基于其高能量和精密加工的特点，被广泛应用于各种激光打印系统中，如印刷、电子、金属工造、医学等广泛领域。

半导体激光器原理及光纤通信中的应用

河北科技大学光电子技术结课论文半导体激光器原理及在光纤通信中的应用学生姓名张青（09L0704216）杨豪杰（09L0704214）刘腾（09L0704208）学生专业电子科学与技术班级 2摘要: 本文就半导体激光器介绍了半导体激光器的工作原理，较详尽地阐述了它在光纤通信中的应用情况。

关键词：半导体激光器谐振腔泵浦源工作物质光纤通信 WDM 激光技术; 半导体激光一、半导体激光器1.什么叫激光激光的英文叫Laser lightamplification by stimulated emission ofradiation. 就是通过受激发射实现光放大。

光通过谐振腔的选模作用和增益介质的放大作用，经过震荡和放大，实现拥有单色性、准直性、相干性非常好的光束，这个就是激光。

激光器有很多种类型，但他的必要组成部分无外乎：谐振腔、增益介质、泵浦源。

2、半导体激光器的工作原理2.1基本条件：（1）有源区载流子反转分布（2）谐振腔：使受激辐射多次反馈，形成振荡（3）满足阈值条件，使增益>损耗，有足够的注入电流。

2.2工作原理半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质(既利用电子)在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈、产生光的辐射放大，输出激光。

半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件.其工作原理是,通过一定的激励方式,在半导体物质的能带(导带与价带)之间,或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用.半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式,光泵式和高能电子束激励式。

理论上认为半导体激光器应该是在直接带隙半导体PN结中．用注入载流子的方法实现由柏纳德——杜拉福格条件所控制的粒子数反转；由高度简并的电子和空穴复合所产生的受激光辐射在光学谐振腔内振荡并得到放大，最后产生相干激光输出。