半导体激光特性实验
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验目的
通过实验熟悉半导体激光器的光学特性 掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节 掌握WGD-6光学多道分析器的使用
半导体激光器的优点和应用
体积小，寿命长 其工作电压与集成电路兼容，因而可与之单片集成 可用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出 光通讯、光学唱片系统、光存储、光陀螺、激光打印、测距、光雷达、红外夜视仪、报警器
自发辐射
受激辐射
一般激光器
激光工作介质：气体、液体、固体、半导体------粒子数反转 激励源：泵浦、抽运
电激励：用气体放电的方法利用具有动能的电子激发介质原子 光激励：脉冲光源照射工作介质 热激励 化学激励 谐振腔：光学谐振腔—放大—雪崩
半导体激光器的基本结构 材料：GaAs、InP
光学多道分析器原理
S1：入射狭缝 M1：反射镜 M2：反射式准光镜 M3：物镜 M4：物镜 G：平面衍射光栅 P：观察窗口（或出射狭缝）
光栅衍射
缝平面G
透镜L
源自文库
d
观察屏 P
o
dsin
焦距 f
光栅方程
d si n kk = 0,1,2,3…中央k=0
注意事项
半导体激光器不能承受电流或电压的突变，连同好电路后需缓慢注入电流上升不要超过
PN结在n型衬底生长p型层
有源区，厚度0.2微米，形成介质波 导共振腔
P、N区欧姆接触，使激励电流能通过
基本结构
伏安特性
半导体激光器的P-I特性 阈值
Jth8eQn202D[a12lnR 1()]
横模
正横场
侧横场
/d
偏振度
因为半导体激光器共振腔面一般是晶体的解里面，对常用的GaAs异质结激光器的GaAs晶面 对TE模的反射率大于对偏振方向垂直于波导层的TM模的反射率，因此，半导体激光器输 出的激光偏振度很高。
65mA,完后电流调到最小。
静电感应对半导体激光器有影响，如果需要用手触摸半导体激光器外壳或电极时，手须先触
摸金属一下。
大型设备的启动和关闭极易损坏半导体激光器，遇此况时，先调电流为最小，然后在开关电
器。
实验内容
2、半导体激光器的发散角 半导体激光器置于旋转台中心，去掉激光器的准直透镜，使半导体激光器的光发射，并平行于
旋转台面。旋转探测器测量不同角度的光功率，记录光功率指示仪所测得的输出值，作出在不 同的注入电流时，其输出值随角度的变化曲线。将半导体激光器旋90°再测量侧横场发散角， 绘制半导体激光器的远场辐射特性 。
P I//- I 90% I //I
纵模特性 法布里-珀罗干涉
m 2 Ln
0
实验仪器
实验内容
1、半导体激光器的P-I特性 用半导体激光器LD电源电流表（mA）的注入电流，调节半导体激光器的准直透镜把光耦合进
光功率指示仪的接收器，用光功率指示仪读出半导体激光的输出功率。把半导体激光器注入电 流I从0逐渐增加到40mA，观察半导体激光器输出功率P的变化，重复2次，将实验数据列表， 并作出P-I曲线，P为平均功率
实验内容
3、偏振度 在探测器前加入偏振片，将偏振片从0°旋转到180°，每隔10°记录记录输出功率，计算偏振
度。
实验内容
4、光谱特性 将半导体激光器LD（650nm,<5mW）的光信号通过透镜L耦合进WGD-6光学多道分析器的输入
狭缝SL，让光学多道分析器与计算机相连，从光栅单色仪输出的光信号通过CCD接受放大输出 到计算机，通过控制软件的设置就绘出半导体激光器的谱线。分析半导体激光器的输入功率对 光谱的影响 。
通过实验熟悉半导体激光器的光学特性 掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节 掌握WGD-6光学多道分析器的使用
半导体激光器的优点和应用
体积小，寿命长 其工作电压与集成电路兼容，因而可与之单片集成 可用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出 光通讯、光学唱片系统、光存储、光陀螺、激光打印、测距、光雷达、红外夜视仪、报警器
自发辐射
受激辐射
一般激光器
激光工作介质：气体、液体、固体、半导体------粒子数反转 激励源：泵浦、抽运
电激励：用气体放电的方法利用具有动能的电子激发介质原子 光激励：脉冲光源照射工作介质 热激励 化学激励 谐振腔：光学谐振腔—放大—雪崩
半导体激光器的基本结构 材料：GaAs、InP
光学多道分析器原理
S1：入射狭缝 M1：反射镜 M2：反射式准光镜 M3：物镜 M4：物镜 G：平面衍射光栅 P：观察窗口（或出射狭缝）
光栅衍射
缝平面G
透镜L
源自文库
d
观察屏 P
o
dsin
焦距 f
光栅方程
d si n kk = 0,1,2,3…中央k=0
注意事项
半导体激光器不能承受电流或电压的突变，连同好电路后需缓慢注入电流上升不要超过
PN结在n型衬底生长p型层
有源区，厚度0.2微米，形成介质波 导共振腔
P、N区欧姆接触，使激励电流能通过
基本结构
伏安特性
半导体激光器的P-I特性 阈值
Jth8eQn202D[a12lnR 1()]
横模
正横场
侧横场
/d
偏振度
因为半导体激光器共振腔面一般是晶体的解里面，对常用的GaAs异质结激光器的GaAs晶面 对TE模的反射率大于对偏振方向垂直于波导层的TM模的反射率，因此，半导体激光器输 出的激光偏振度很高。
65mA,完后电流调到最小。
静电感应对半导体激光器有影响，如果需要用手触摸半导体激光器外壳或电极时，手须先触
摸金属一下。
大型设备的启动和关闭极易损坏半导体激光器，遇此况时，先调电流为最小，然后在开关电
器。
实验内容
2、半导体激光器的发散角 半导体激光器置于旋转台中心，去掉激光器的准直透镜，使半导体激光器的光发射，并平行于
旋转台面。旋转探测器测量不同角度的光功率，记录光功率指示仪所测得的输出值，作出在不 同的注入电流时，其输出值随角度的变化曲线。将半导体激光器旋90°再测量侧横场发散角， 绘制半导体激光器的远场辐射特性 。
P I//- I 90% I //I
纵模特性 法布里-珀罗干涉
m 2 Ln
0
实验仪器
实验内容
1、半导体激光器的P-I特性 用半导体激光器LD电源电流表（mA）的注入电流，调节半导体激光器的准直透镜把光耦合进
光功率指示仪的接收器，用光功率指示仪读出半导体激光的输出功率。把半导体激光器注入电 流I从0逐渐增加到40mA，观察半导体激光器输出功率P的变化，重复2次，将实验数据列表， 并作出P-I曲线，P为平均功率
实验内容
3、偏振度 在探测器前加入偏振片，将偏振片从0°旋转到180°，每隔10°记录记录输出功率，计算偏振
度。
实验内容
4、光谱特性 将半导体激光器LD（650nm,<5mW）的光信号通过透镜L耦合进WGD-6光学多道分析器的输入
狭缝SL，让光学多道分析器与计算机相连，从光栅单色仪输出的光信号通过CCD接受放大输出 到计算机，通过控制软件的设置就绘出半导体激光器的谱线。分析半导体激光器的输入功率对 光谱的影响 。