实验一-半导体激光器系列实验

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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。

半导体激光器实验报告

半导体激光器实验报告半导体激光器实验报告引言：半导体激光器是一种重要的光电子器件，具有广泛的应用领域，如通信、医疗、工业等。

本实验旨在通过搭建实验装置，研究半导体激光器的工作原理和性能特点，并探索其在光通信领域的应用。

实验一：激光器的工作原理激光器的工作原理是基于光放大和光反馈的原理。

在实验中，我们使用一台半导体激光器，通过电流注入激发半导体材料，产生光子。

这些光子在激光腔中来回反射，不断受到增益介质的放大，最终形成激光束。

实验装置中的关键组件包括半导体激光器、激光腔、准直器和光探测器。

半导体激光器通过电流注入，激发载流子跃迁，产生光子。

光子在激光腔中来回反射，经过准直器调整光束的方向，最后被光探测器接收。

实验二：激光器的性能特点在实验中，我们测试了激光器的输出功率、波长和光谱宽度等性能指标。

通过改变注入电流和温度等参数，我们研究了激光器的输出特性。

首先，我们测试了激光器的输出功率。

通过改变注入电流，我们观察到激光器输出功率随电流增加而增加的趋势。

然而，当电流达到一定值后，激光器的输出功率不再增加，甚至出现下降。

这是由于激光器的光子数饱和效应和损耗机制导致的。

其次，我们测量了激光器的波长。

通过调节激光腔的长度，我们观察到激光器的波长随腔长的变化而变化。

这是由于激光腔的谐振条件决定了激光器的输出波长。

最后，我们研究了激光器的光谱宽度。

通过光谱仪测量激光器的光谱分布，我们发现激光器的光谱宽度与注入电流和温度有关。

随着注入电流的增加和温度的降低，激光器的光谱宽度变窄，光纤通信系统中要求的窄光谱宽度可以通过适当的调节实现。

实验三：半导体激光器在光通信中的应用半导体激光器在光通信领域有着重要的应用。

我们通过实验研究了激光器在光纤通信中的应用。

首先，我们将激光器的输出光束通过光纤传输。

通过调节激光器的输出功率和波长，我们实现了光纤通信中的光信号传输。

通过光探测器接收光信号，并通过示波器观察到了传输过程中的光信号波形。

半导体激光器实验

课题半导体激光器实验1．了解半导体激光器的基本工作原理，掌握其使用方法；教学目的 2．掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节；3．学会测量半导体激光器的输出特性和光谱特性。

重难点 1．激光器与光具组的共轴调节；2．输出特性的测量方法。

教学方法讲授、讨论、实验演示相结合。

学时 3个学时一、前言光电子器件和技术是当今和未来高技术的基础，引起世界各国的极大关注。

其中半导体激光器的生产和应用发展特别迅猛，它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，用于大气测污和同位素分离等；同时半导体激光器可以成为雷达，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，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，光计算机的发展。

二、实验原理1．半导体激光器的工作原理激光器一般包括三个部分。

（1 ）激光工作介质激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、液体、固体或半导体。

在这种介质中可以实现粒子数反转，以制造获得激光的必要条件。

显然亚稳态能级的存在，对实现粒子数反转是非常有利的。

现有工作介质近千种，可产生的激光波长包括从真空紫外到远红外，非常广泛。

（2）激励源为了使工作介质中出现粒子数反转，必须用一定的方法去激励原子体系，使处于上能级的粒子数增加。

一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发介质原子，称为电激励；也可用脉冲光源来照射工作介质，称为光激励；还有热激励、化学激励等。

各种激励方式被形象化地称为泵浦或抽运。

为了不断得到激光输出，必须不断地“泵浦”以维持处于上能级的粒子数比下能级多。

（3）谐振腔有了合适的工作物质和激励源后，可实现粒子数反转，但这样产生的受激辐射强度很弱，无法实际应用。

于是人们就想到了用光学谐振腔进行放大。

所谓光学谐振腔，实际是在激光器两端，面对面装上两块反射率很高的镜。

一块几乎全反射，一块大部分反射、少量透射出去，以使激光可透过这块镜子而射出。

半导体激光器特性测量实验报告

半导体激光器特性测量一、实验目的：1.通过本实验学习半导体激光器原理。

2.测量半导体激光器的几个主要特性。

3.掌握半导体激光器性能的测试方法。

二、实验仪器：半导体激光器装置、WGD-6型光学多道分析器、电脑等。

三、实验原理：WGD-6 型光学多道分析器，由光栅单色仪，CCD 接收单元，扫描系统，电子放大器，A/D 采集单元，计算机组成。

该设备集光学、精密机械、电子学、计算机技术于一体。

光学系统采用C－T 型，如图M1 反射镜、M2 准光镜、M3 物镜、M4 转镜、G 平面衍射光栅、S1 入射狭缝、S2 光电倍增管接收、S3 CCD 接收。

入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围0－2mm 连续可调，光源发出的光束进入入射狭缝S1、S1 位于反射式准光镜M2 的焦面上，通过S1 射入的光束经M2 反射成平行光束投向平面光栅G 上，衍射后的平行光束经物镜 M3 成像在S2 上。

四、实验内容及数据分析1.半导体激光器输出特性的测量：a)将各仪器按照要求连接好；b)打开直流稳压电源，打开光多用仪；c) 将激光器的偏置电流输入插头接于稳压电源的电流输出端；d) 将激光器与光多用仪的输入端相连并使探头正好对激光器输出端，打开光多用仪； e) 缓慢增加激光器输入电流（0mA~36mA ），注意电流不要超过ＬＤ的最大限定电流（实验中不超过38mA ）。

从功率计观察输出大小随电流变化的情况； f) 记录数据； g) 绘图绘成曲线。

实验数据及结果分析： I （mA ） 1.02.03.04.05.06.07.0 8.09.010.011.0 12.0 P (uW) 0.40 0.80 1.25 1.75 2.25 2.85 3.54.255.05 5.956.98.0I （mA ） 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 P (uW) 9.310.7512.4514.5517.8522.941.0311.5753.51179.51594.51845.0根据以上实验数据绘制I —P 曲线:半导体激光器输出特性2004006008001000120014001600180020000510152025I(mA)P(uW)实验结果分析：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。

半导体激光器_实验报告

半导体激光器_实验报告【标题】半导体激光器实验报告【摘要】本实验主要通过实际操作和测量，研究半导体激光器的工作原理和性能特点。

通过改变电流和温度等参数，观察激光器的输出功率和波长、发散角度等特性的变化，并分析其与激光器内部结构和材料特性之间的关系。

【引言】半导体激光器具有体积小、功耗低、效率高等优点，在光通信、激光加工、医疗等领域有广泛应用。

了解半导体激光器的工作原理和特性对于深入理解其应用具有重要意义。

【实验内容】1. 实验器材与仪器准备：准备半导体激光器、电源、温度控制器、功率测量仪等实验设备。

2. 实验步骤：a. 连接电源和温度控制器，调节温度至设定值。

b. 调节电流，记录相应的激光器输出功率。

c. 测量激光器的输出波长和发散角度。

d. 分析激光器输出功率、波长和发散角度等特性随电流和温度变化的规律。

【实验结果】1. 实验数据记录：记录不同电流和温度下的激光器输出功率、波长和发散角度数据。

2. 实验结果分析：a. 输出功率与电流和温度的关系。

b. 输出波长与电流和温度的关系。

c. 发散角度与电流和温度的关系。

【讨论】根据实验结果，结合半导体激光器的内部结构和材料特性，讨论激光器输出功率、波长和发散角度等特性与电流和温度的关系。

分析激光器的工作原理和性能特点，并讨论其在实际应用中的优缺点。

【结论】通过实验，我们深入了解了半导体激光器的工作原理和性能特点。

通过调节电流和温度等参数，可以控制激光器的输出功率、波长和发散角度等特性。

半导体激光器具有体积小、功耗低、效率高等优点，但也存在一些限制，如温度敏感性较强。

最后，我们对半导体激光器的应用前景进行了展望。

实验报告——精选推荐

实验一阿贝成像原理与空间滤波光学信息处理是在上个世纪中叶发展起来的一门新兴学科，1873年阿贝首次提出了二次衍射成像理论，创建了空间频谱、空间频率概念，利用空间滤波手段对光学图像进行处理，从而奠定了光信息处理的理论基础。

实验目的1.了解阿贝成像原理，并进行实验验证。

2.加深对空间频谱和空间滤波概念的理解。

3.利用空间滤波技术消除图像噪声。

4.了解透镜的傅里叶变换作用。

5.掌握光学信息处理基本光学系统的搭建及调节方法。

实验仪器半导体激光器（带二维调节架）光具座导轨（1000mm）滑块傅里叶透镜（φ80，f 190）准直透镜（φ55，f 50）扩束镜（带二维调节架）放大镜干板架，正交光栅2枚（空间频率分别为25 lp/mm和100 lp/mm ）“光”字屏（内含振幅型正交光栅）、滤波器组件（含狭缝和孔径不同的两个小孔光阑，安装于精密二维调节架上）毛玻璃屏白屏小孔屏手电筒。

实验原理一、阿贝成像理论阿贝成像理论提出了一个与几何光学传统成像理论完全不同的概念，认为相干照明下透镜成像过程可分作两步：首先，物光波经透镜，在透镜后焦面上形成频谱，该频谱称为第一次衍射像；然后频谱成为新的次波源，由它发出的次波在像平面上干涉而形成物体的像，该像称为第二次衍射像。

上述理论即为“阿贝成像理论”。

根据这一理论，像的结构完全依赖于频谱的结构。

图2-1-1是上述成像过程的示意图。

设单色相干平面波照射复振幅为的物平面，由傅里叶光学可知，经透镜L的傅里叶变换，在其后焦面（频谱平面）上可得到物的频谱，其数学表述为：（2-1-1）式中f x，f y为空间频率。

透镜L则称为傅里叶变换透镜。

由频谱面到像平面，光波完成了一次夫朗和费衍射过程，相当于频谱又经过一次傅里叶变换，在像平面上综合成物体的像。

（2-1-2）由式（2-1-1）、（2-1-2）可见，物面与像面的复振幅之比是一个常数，所以像与物几何相似。

二、阿贝—波特实验为了验证阿贝成像理论，阿贝本人于1873年、波特于1906年分别做了验证实验，这就是著名的阿贝—波特实验。

半导体激光器-发散角(1)

r22
T
r11
A C
B D
r11
r是光线离开光轴的垂直距离；
是光线传播方向与光轴的夹角。
r22
T
r11
A C
B D
r11
1)光束在均匀介质的传播，传播距离l , 其透射矩阵为：
T 10 1l
假定一条光线在输出面的位置(r0 ,0 )；
离输出面g的地方放一薄透镜F，薄透镜的焦距f ,
传输到透镜的后焦平面时为(rf , f )，则
或者是空间几何位置上的光强（或者光功率）的分布，也称为远场分布
纵模表示是一种频谱，它反映所发射的激光其功率
在不同频率分量上的分布。
两者都可能是单模或者出现多个模式（多模）。边发射半导体激光器具有非圆对称的波导结构，而且在垂直于结平面方向（称横向）和平行于结平面方向（称侧向）有不同的波导结构和光场限制。
2）焦距为f的薄透镜的透射矩阵为：
T
1 1/
f
10
rff
1 0
f 1
1 1/
f
10
1 0
பைடு நூலகம்
g 1
r00
r0 f
f0
(1
g f
)0
由于半导体激光器快轴方向发散角非常大，不能用上述方法测量，用单点扫描法。
快轴是单横模输出，其光强基本上按正弦（余弦）函数形式分布。
实验内容与步骤
1.半导体激光器的发散角测定
实验目的：
1、掌握半导体激光器远场发散角的测量方法。 2、掌握半导体激光器偏振特性的测量方法。
实验原理
1、空间模和纵模
X方向（快轴），它与结平面方向垂直，又称为横向,发散角较大；

实验1NdYAG固体激光器实验

hv21(a) 2 1 (b) 2 E 1(c) 图1、光与物质作用的吸收过程Nd ：YAG 固体激光器实验一、实验内容与器件1、了解半导体激光器的工作原理和光电特性2、掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法二、实验原理概述1. 激光产生原理光与物质的相互作用可以归结为光与原子的相互作用，有三种过程：吸收、自发辐射和受激辐射。

如果一个原子，开始处于基态，在没有外来光子，它将保持不变，如果一个能量为hv 21的光子接近，则它吸收这个光子，处于激发态E 2。

在此过程中不是所有的光子都能被原子吸收，只有当光子的能量正好等于原子的能级间隔E 1-E 2时才能被吸收。

激发态寿命很短，在不受外界影响时，它们会自发地返回到基态，并放出光子。

自发辐射过程与外界作用无关，由于各个原子的辐射都是自发的、独立进行的，因而不同原子发出来的光子的发射方向和初相位是不相同的。

处于激发态的原子，在外的光子的影响下，会从高能态向低能态跃迁，并两个状态间的能量差以辐射光子的形式发射出去。

只有外来光子的能量正好为激发态与基态的能级差时，才能引起受激辐射，且受激辐射发出的光子与外来光子的频率、发射方向、偏振态和相位完全相同。

激光的产生主要依赖受激辐射过程。

激光器主要有：工作物质、谐振腔、泵浦源组成。

工作物质主要提供粒子数反转。

hv 21 2 E 1(a) E 2E 1(b)hv 21 hv 21图2、光与物质作用的受激辐射过程泵浦过程使粒子从基态E 1抽运到激发态E 3，E 3上的粒子通过无辐射跃迁（该过程粒子从高能级跃迁到低能级时能量转变为热能或晶格振动能，但不辐射光子），迅速转移到亚稳态E 2。

E 2是一个寿命较长的能级，这样处于E 2上的粒子不断积累，E 1上的粒子又由于抽运过程而减少，从而实现E 2与E 1能级间的粒子数反转。

激光产生必须有能提供光学正反馈的谐振腔。

处于激发态的粒子由于不稳定性而自发辐射到基态，自发辐射产生的光子各个方向都有，偏离轴向的光子很快逸出腔外，只有沿轴向的光子，部分通过输出镜输出，部分被反射回工作物质，在两个反射镜间往返多次被放大，形成受激辐射的光放大即产生激光。

半导体激光器_实验报告

图 1
P(uW)
800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
从拟合图中找出阈值以上的直线部分，单独拟合如下图 2，利用拟合公式求得阈值电流为 11.73mA；斜率效率为 0.10084W/A.
2/7
半导体激光器
图 2
阈值以上的直线部分
10
误差产生的原因可能是读数时示数不稳定所带来的偏差，也有可能是测量光功率时存在一些额外的损耗而没有很好的避免。通过对表格 4、表格 5 的直观分析，可以看出：当电流一定时，随着温度的增加，DFB 光谱的中心波长增加，功率谱密度减小；当温度一定时，随着电流的增加，DFB 的中心波长增加，功率谱密度也增加。
功率谱密度/dBm -2.642 -0.963 0.381 1.168 1.925 2.621
中心波长 1546.139nm
功率谱密度 -0.154dBm
纵模间隔 1.374nm
-20dB 单模带宽 0.174nm
6/7
半导体激光器
二、实验结果分析
当温度为 20.1℃时，通过对 DFB 的 P-I 曲线拟合（图 1 图 2），得到的阈值电流为 11.73mA，当温度为 24.9℃时（图 3 图 4），得到的阈值电流为 12.15mA. 通过对 F-P 的 P-I 曲线拟合（图 5 图 6）,得到的阈值电流为 9.19mA,与理论值的相对误差为 ε=| 9.19 10 | 100 % 8.1%
功率谱密度/dBm -2.642 -2.834 -2.936 -3.129 -3.283 -3.334
固定温度改变电流(t=20℃)
表格 5

半导体激光器实验报告

实验13半导体激光器实验【实验目的】1.通过实验熟悉半导体激光器的电学特性、光学特性。

2.掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节。

3.根据半导体激光器的光学特性考察其在光电子技术方面的应用。

4.掌握WGD-6光学多道分析器的使用【仪器用具】半导体激光器及可调电源、WGD-6型光学多道分析器、可旋转偏振片、旋转台、多功能光学升降台、光功率指示仪【实验原理】1、半导体激光器的基本结构半导体激光器的全称为半导体结型二极管激光器，也称激光二极管，激光二极管的英文名称为laser diode，缩写为LD。

大多数半导体激光器用的是GaAs或GaAlAs材料。

P-N结激光器的基本结构和基本原理如图13-1所示，P-N结通常在N型衬底上生长P型层而形成。

在P区和N区都要制作欧姆接触，使激励电流能够通过，这电流使得附近的有源区内产生粒子数反转（载流子反转），还需要制成两个平行的端面起镜面作用，为形成激光模提供必需的光反馈。

图13-1（a）半导体激光器结构图13-1（b ）半导体激光器工作原理图2、半导体激光器的阈值条件阈值电流作为各种材料和结构参数的函数的一个表达式：)]1ln(21[8202R a Den J Q th +∆=ληγπ这里， Q η是内量子效率，0λ是发射光的真空波长，n 是折射率， γ∆是自发辐射线宽，e 是电子电荷，D 是光发射层的厚度， α是行波的损耗系数，L 是腔长，R 为功率反射系数。

图13-2半导体激光器的P-I特性图13-3 不同温度下半导体激光器的发光特性3、伏安特性伏安特性描述的是半导体激光器的纯电学性质，通常用V-I曲线表示。

V-I曲线的变化反映了激光器结特性的优劣。

与伏安特性相关联的一个参数是LD的串联电阻。

对V-I曲线进行一次微商即可确定工作电流（I）处的串联电阻（dV/dI）。

对LD而言总是希望存在较小的串联电阻。

图13-4典型的V-I曲线和相应的dV/dI曲线3、横模特性半导体激光器的共振腔具有介质波导的结构，所以在共振腔中传播光以模的形式存在。

半导体激光器实验

半导体激光器实验半导体激光器是一种利用半导体材料产生光的器件。

它的核心是由一段p型半导体和一段n型半导体组成的p-n结，称为激光腔，中间填充一种能被激光激发的活性介质，形成光放大器。

半导体激光器具有尺寸小、高效、可调谐性和可靠性等优点，因此在通讯、医学、军事等领域得到了广泛应用。

在本实验中，我们将学习半导体激光器的基本原理和实验操作。

实验仪器：2. 恒流源和恒温源3. 光谱仪实验原理：半导体激光器是一种半导体器件，其工作原理类似于普通的p-n结二极管，即通过控制两端电势差来控制电流的流动。

与普通半导体二极管不同的是，半导体激光器在p-n结中间填充了一种活性介质，当电流经过激光腔时，激发活性介质中的电子和空穴跃迁发射光子，如果这个过程是受到谐振条件控制那么，所激发出来的光子就会相互作用，最后形成一束单色、高亮度的激光。

在实验中，我们需要根据半导体激光器的特性，以一定的电流进行驱动。

通常情况下，对于一颗激光器，其输出功率与波长是相关的，且随着输入电流增加，输出功率也随之增加。

实验操作：1.电源接线将恒流源和恒温源插在插座上，按照接线图将线连接。

其中，黄色线连接激光器的阳极，黑色线连接激光器的阴极，红色线连接恒流源的+端，黑色线连接恒流源的-端，红色线连接恒温源的+端，黑色线连接恒温源的-端。

2.调节恒流源电流通过调节恒流源电流，可以改变半导体激光器的输出功率。

一般来说，激光器的输出功率在一定输入电流范围内随着电流的增加而增加。

因此，可以逐步增加恒流源的电流，直至观察到激光器输出激光为止。

3.测量激光功率和波长将光谱仪放置在半导体激光器的前面，打开光谱仪，调节光谱仪的参数，测量激光的功率和波长。

一般来说，激光器的输出功率在几瓦至数百毫瓦的范围内，波长在800纳米至1550纳米的范围内。

实验注意事项：1.在进行实验前，需要检查仪器和电源的接线是否正确，确保安全可靠。

2.在调节恒流源电流时，应逐步增加电流，以防止过流损坏半导体激光器。

实验报告半导体激光实验

一、实验目的1. 了解半导体激光器的基本原理和光学特性；2. 掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节；3. 根据半导体激光器的光学特性考察其在光电子技术方面的应用；4. 熟悉WGD6光学多道分析器的使用。

二、实验原理1. 半导体激光器的基本结构半导体激光器，全称为半导体结型二极管激光器，是一种利用半导体材料作为工作物质的激光器。

其基本结构包括工作物质、谐振腔和激励能源。

工作物质通常采用V族化合物半导体，如GaAs、MoSb等；谐振腔由两个平行端面构成，起到反射镜的作用；激励能源有电注入、光激励、高能电子束激励和碰撞电离激励等。

2. 半导体激光器的阈值条件半导体激光器的阈值电流是各种材料和结构参数的函数。

在满足阈值条件时，半导体激光器才能产生激光。

阈值电流表达式为：\[ I_{th} = \frac{L}{\eta} \frac{P}{h\nu} \]其中，\( I_{th} \) 为阈值电流，\( L \) 为有源层长度，\( \eta \) 为内量子效率，\( P \) 为注入功率，\( h \) 为普朗克常数，\( \nu \) 为发射光的真空波长。

3. 半导体激光器的光学特性半导体激光器的光学特性主要包括单色性好、高亮度、体积小、重量轻、结构简单、效率高、寿命长等。

三、实验仪器与设备1. 半导体激光器及可调电源；2. WGD6型光学多道分析器；3. 可旋转偏振片；4. 旋转台；5. 多功能光学升降台；6. 光功率指示仪。

四、实验步骤1. 搭建实验系统，连接各仪器设备；2. 调节可旋转偏振片，观察偏振光的变化；3. 调节旋转台，观察光斑在屏幕上的变化；4. 调节多功能光学升降台，观察光功率指示仪的读数；5. 使用WGD6型光学多道分析器，对半导体激光器的光谱进行测量；6. 记录实验数据，分析实验结果。

五、实验结果与分析1. 通过调节可旋转偏振片，观察到偏振光的变化，验证了半导体激光器的偏振特性；2. 通过调节旋转台，观察到光斑在屏幕上的变化，验证了半导体激光器的准直特性；3. 通过调节多功能光学升降台，观察到光功率指示仪的读数变化，验证了半导体激光器的功率特性；4. 使用WGD6型光学多道分析器，对半导体激光器的光谱进行测量，得到激光波长、线宽等参数，进一步验证了半导体激光器的光学特性。

实验一-半导体激光器P-I特性测试实验

常用光纤器件特性测试实验实验一半导体激光器P-I 特性测试实验一、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、实验内容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。

2、根据P －I 特性曲线，找出半导体激光器阈值电流，计算半导体激光器斜率效率。

三、预备知识1、光源的种类2、半导体激光器的特性、内部结构、发光原理四、实验仪器1、ZY12OF13BG3型光纤通信原理实验箱 1台2、FC 接口光功率计 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根五、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，是一种阈值器件。

处于高能级E 2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E 1，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一样，而且相位、偏振方向和传播方向都一样，它和感应光子是相干的。

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〔Δλnm 〕，适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进展高速信号〔>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。

阈值电流是非常重要的特性参数。

图1-1上A 段与B 段的交点表示开始发射激光，它对应的电流就是阈值电流th I 。

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。

将开始出现净增益的条件称为阈值条件。

半导体激光器实验报告

一、实验目的1. 熟悉半导体激光器的基本结构和工作原理。

2. 掌握半导体激光器的电学特性、光学特性及其调节方法。

3. 通过实验了解半导体激光器在光电子技术方面的应用。

4. 学习使用WGD6光学多道分析器等实验仪器。

二、实验原理半导体激光器是一种基于半导体的电致发光效应的激光器。

当电流通过p型和n型半导体材料形成的pn结时，电子和空穴在pn结的活性区内复合，释放出能量，产生光子。

这些光子在谐振腔中多次反射和放大，最终形成具有特定波长、相位和方向性的激光输出。

半导体激光器的主要结构包括：半导体材料、pn结、谐振腔、光学元件等。

其中，半导体材料是激光器的核心部分，决定了激光器的波长、功率和效率。

pn结是半导体激光器的能量源，谐振腔是激光器的放大器，光学元件则用于调节激光器的光路。

三、实验仪器与材料1. 半导体激光器及可调电源2. WGD6型光学多道分析器3. 可旋转偏振片4. 旋转台5. 多功能光学升降台6. 光功率指示仪四、实验步骤1. 连接仪器：将半导体激光器、可调电源、WGD6型光学多道分析器、可旋转偏振片、旋转台、多功能光学升降台和光功率指示仪连接好。

2. 调节激光器：调整可调电源，使激光器工作在阈值电流附近。

观察激光器输出光斑，调整激光器的光路，使光斑最小化。

3. 测量电学特性：记录激光器在不同电流下的输出功率，分析激光器的电学特性。

4. 测量光学特性：使用WGD6型光学多道分析器测量激光器的光谱特性，分析激光器的光学特性。

5. 调节光路：通过旋转偏振片和旋转台，观察激光器的输出光斑，调整光路，使光斑最小化。

6. 观察应用：观察激光器在光电子技术方面的应用，如光纤通信、激光雷达等。

五、实验结果与分析1. 电学特性：实验结果显示，随着电流的增加，激光器的输出功率逐渐增加，但在阈值电流附近，输出功率增加速率最快。

这表明半导体激光器具有饱和特性。

2. 光学特性：实验结果显示，激光器的光谱线为单色线，且光斑最小化。

半导体激光器电学特性的测量实验

半导体激光器电学特性的测量实验一、测试实验原理半导体激光器的核心是PN 结，当用光照和电子束激励或电注入等方式使半导体中的载流子从平衡状态时的基态跃迁到非平衡状态时的激发态，此过程称为激发或激励，它的逆过程就是处于非平衡态激发态上的非平衡载流子回复到较低的能态而放出光子的过程，这就是复合辐射。

半导体发光器件的本质就是注入到半导体PN 结中的非平衡载流子——电子空穴对复合发光。

这是一种非平衡载流子复合的自发辐射，激光器则是上述的非平衡载流子的复合发光在激光器的具有增益的光介质谐振腔作用下形成相干振荡而输出激光，所以发光管的发光效率决定于半导体材料的自发辐射系数的大小。

激光器辐射发光除与材料的增益系数有关外还与谐振腔的特性和结构尺寸有关。

半导体材料的增益系数为：jm g β=β为增益因子，m 为与结构有关的指数，j 为电流密度。

激光器的阈值条件为：)/1()2/1(21R R L L a g n +=a 为腔内的其它损耗，Ｌ为腔长，1R 2R 为腔端面的反射系数，所以激光器的阈值电流密度为：()()[]21/12/1/1R R L L j n mth +=αβ由上可知一个制作好的激光器件或发光管，它既是一个ＰN 结二极管，又是一个电光转换器，它们的工作过程是，当给它正向注入载流子时则在二极管中产生电子空穴对的复合跃迁而发射光子，光子的能量由二极管的材料的禁带宽度gE 决定，hvE g =，h 为普朗克常数，v 为光频率，发射的同时还存在光的吸收，称为吸收跃迁。

注入小时，吸收大于发射，没有光输出，当注入载流子增大时随发射的增加将逐渐大于吸收而得到荧光输出，发光管就是这样工作的。

但对于激光器由于有介质谐振腔存在，则输入载流子达到激光器的阈值电流时则产生激光输出，再继续增加注入电流，输出光功率也增大，同理，管的功率发热也增加，注入过大时则管子因发热而损坏，从这里我们可以看出，半导体激光器件的特性包括PN 结二极管的I —V 特性和载流子注入而产生的电光转换特性，测量其特性参数可采用两种电注入方法：第一种为脉冲法、第二种为直流法。

半导体泵浦激光器实验报告

半导体泵浦激光器实验报告一、实验目的半导体泵浦激光器在现代光学领域有着相当重要的地位呢。

咱们做这个实验呀，就是为了深入了解半导体泵浦激光器的工作原理，还有它的一些基本特性，像输出功率呀，波长范围之类的。

通过这个实验，希望大家能够亲手操作相关设备，提高自己的实验技能，并且学会对实验数据进行分析处理。

二、实验设备1. 半导体泵浦激光器。

这可是实验的主角呢，就像舞台上的明星，它的性能直接决定了实验的结果。

这个激光器呀，有着独特的结构，内部的半导体材料是关键，它能够产生泵浦光，为激光的产生提供能量。

2. 功率计。

这就像是一个小裁判，专门用来测量激光器输出的功率。

它很灵敏，能够精确地告诉我们激光器到底有多“大力气”，能输出多少功率。

3. 波长计。

它的任务呢，是测量激光器输出光的波长。

就好比给光做个身份鉴定，确定它的波长到底是多少，是属于哪个波段的。

三、实验步骤1. 首先把半导体泵浦激光器连接好电源。

这一步可不能马虎，就像给汽车加油一样，要确保电源连接稳固，不然激光器可没法好好工作。

然后打开激光器的开关，这时候呀，激光器就开始工作了，就像一个小引擎启动了。

2. 接着，用功率计来测量激光器的输出功率。

把功率计的探头对准激光器的输出端口，就像眼睛盯着目标一样，然后读取功率计上显示的数值。

这个数值可能会因为各种因素而有波动，比如环境温度呀，激光器的工作状态呀。

3. 再用波长计测量输出光的波长。

把波长计调整到合适的测量模式，然后让激光器的光进入波长计，就像送客人进门一样。

波长计就会告诉我们光的波长是多少，这可是很重要的一个参数呢。

四、实验数据记录与分析1. 在实验过程中，要认真记录每次测量得到的数据。

比如说，不同的工作电流下，激光器的输出功率是多少，对应的波长又是多少。

这些数据就像是宝藏一样，是我们分析实验结果的依据。

2. 对数据进行分析的时候呀，可以画一些图表。

比如，以工作电流为横坐标，输出功率为纵坐标，画一个功率 - 电流曲线。