半导体激光器P-I特性测试实验

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… 温度升高时，电流增大，外围分子量效率减小，输出光功率明显下降。
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…
… 订
3、分析以半导体激光器为光源的光纤通信系统中，半导体激光器 P—I 特性对系
…
… 统传输性能的影响。
…
…
… 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 I 尽可能小，
…
th
…
… 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
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
太原理工大学现代科技学院实验报告
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实验名称
半导体激光器 P—I 特性测试实验
同组人
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专业班级
学号
姓名
成绩
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实验一 半导体激光器 P—I 特性测试实验
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一、实验目的
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… 装
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
3、根据 P—I 特性曲线，求出半导体激光器的斜率效率。 K=0.036W/A 七、注意事项
5
太原理工大学现代科技学院实验报告
… 1、半导体激光器驱动电流不可超过 40mA，否则有烧毁激光器的危险。
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… …
2、由于光功率计，光跳线等光学器件的插头属易损件，使用时应轻拿轻放，切
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… …
忌用力过大。
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… …
)
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… …
P(μW 0.0004
11.4 13.6 15.7 17.7 21.9 25.9
…
1.36 3.27 5.36 7.51 9.42
)
99
742463
4
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… …
太原理工大学现代科技学院实验报告
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P(dB
-28. -24. -22. -21. -20. -19. -18. -18. -17. -16. -15.
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… 驱动电流在数值上等于 R110 两端电压与电阻值之比。为了测试更加精确，实验
…
…
… 中先用万用表测出 R110 的精确值，计算得出半导体激光器的驱动电流，然后用
…
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… 光功率计测得一定驱动电流下半导体激光器发出激光的功率，从而完成 P-I 特性
…
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… 的测试。并可根据 P-I 特性得出半导体激光器的斜率效率。
…
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… 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。
…
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… 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
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线 反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。
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…
6
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… 2、用万用表测得 R110 电阻值，找出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的关
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… 系（V=IR）。
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… 3、拨动双刀三掷开关，BM1 选择到半导体激光器数字驱动，BM2 选择到 1310。
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… 4、旋开光发端机光纤输出端口（1310nmT）防尘帽，用 FC—FC 光纤跳线奖半
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导体激光器与光功率计输入端连接起来，并将光功率计测量波长调整到 1310nm
…
… …
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
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… 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
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… 二、实验仪器
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1、ZYE43016 型光纤通信原理实验箱
1台
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… …
2、光功率计
1台
订
… …
3、FC/PC—FC/PC 单模光跳线
1根
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… 4、万用表
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… …
8、慢慢调节电位器 W101，时所测得电压为下表数值，依次测量对应的光功率值，
…
… 并将测量的数据填入下表。
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… 9、做完试验后先关闭光发模块电源（K10）,然后依次关掉各直流开关（电源模
…
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… 块），以及交流电开关。
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订 10、拆下光跳线及光功率计，用防尘帽盖住试验箱半导体激光器光纤输出端口，
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订 四、实验内容
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1、测量半导体激光器输出功率和注入电流，并画出 P—I 关系曲线。
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… 2、根据 P—I 特性曲线，找出半导体激光器闭值电流，计算半导体激光器斜率效
…
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… 率。
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… 五、实验步骤
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… 1、将光发模块中的可调电阻 W101 逆时针旋转到底，是数字驱动电流达到最小
…
线
… 值。
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… 将试验箱还原。
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… 11、将各仪器设备摆放整齐。
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… 六、实验报告
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… 1、根据实验记录数据，算出半导体激光器驱动电流，画出相应的光功率与注入
…
…
… 电流的关系曲线。
…
线
… …
U(m
…
… …
V)
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14
…
… …
I(mA
…
0.67 1.33 2.00 2.67 3.33 4.00 4.67 5.33 6.00 6.67 8.00 9.33
-52,93
…
m)
…
64 84 72 22 26 40 65 03 43 59 85
…
… U(m
装 …
16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
…
V)
…
…
… I(mA
12.0 13.3 14.6 16.0 17.3 18.6
… …
10.67
…
)
…
037037
…
… P(μW
3
太原理工大学现代科技学院实验报告
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…
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… …
档。
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5、连接导线：将 T502 与 T101 连接。
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6、连接好试验箱电源，先开交流电源开关，再开直流电源开关，即按下 K01，
…
… …
K02（电源模块），并打开光发送模块（K10）和数字信号源（K50）的直流电源。
装
… …
7、用万用表测量 R110 两端电压（红表笔插 T103,黑表笔插 T104）。
…
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… …
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。
…
… …
半导体激光器作为光纤通信中应用的主要光源，其性能指标直接影响到系统
…
… …
传输数据的质量，因此 P-I 特性曲线的测试了解激光器性能是非常重要的。半导
装
… …
体激光器驱动电流的确定是通过测量串联在电路中的 R110 上电压值。电路中的
33.4 35.7 39.0 42.8 47.0 51.0
… …
30.07
…
)
…Hale Waihona Puke Baidu
335136
订
… P(dB
-14. -14. -14. -13. -13. -12.
… …
-15.21
…
m)
…
76 47 07 69 32 92
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
线
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
2、根据所画的 P—I 特性曲线，找出半导体激光器阈值电流 Ith =2mA
… …
八、 思考题
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… …
1、试说明半导体激光器发光工作原理。
…
装 …
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，利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光震荡。
…
…
… …
2.环境温度的改变对半导体激光器 P—I 特性有何影响？
…
…
激光器的阈值电流随温度升高而增大，外围分子量效率随温度升高而减小，
1台
…
…
… 5、连接导线
…
20 根
…
… 三、实验原理
…
…
…
半导体激光二极管通过受激辐射发光，是一种阈值器件。由于受激辐射与自
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…
… 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
线
…
… 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（Δλ＝0.1～1.0nm），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 I 尽可
…
th
能小，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，
2
太原理工大学现代科技学院实验报告