【2017年整理】北航光纤实验2-半导体激光器驱动与特性测量.doc

光纤传感系统专业实验（1） 作者姓名： 作者学号： 电 话： 电子邮箱： 学科专业：光学工程 培养院系：仪器科学与光电工程学院 2015年 5 月 一、实验名称：半导体激光器驱动与特性测量 二、实验目的 （1）了解半导体激光器的发展历史； （2）了解半导体激光器的基本原理； （3）掌握表征半导体激光器性能的特性参数； （4）掌握半导体激光器特性参数的测试方法； （5）掌握半导体激光器的使用方法。 三、实验内容 （1）半导体激光器特性测试平台的搭建 （2）半导体激光器P-I特性测量以及阈值电流的计算； （3）半导体激光器光谱特性测量。 四、实验步骤 功率的测量： 将各仪器按照要求连接好 接入激光器，打开 将激光器与光的输入端相连，打开光 缓慢增加激光器输入电流（0mA~0mA），从功率计观察输出大小随电流变化的情况 在表1记录数据 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，描成曲线绘图绘成曲线 找出线性部分的切线，并延长到与I轴相交交点就是阈值电流Ith 光谱的测量： 将各仪器按照要求连接好 打开电源，打开光谱分析仪 逐步调节电流值 电流调至由P-I曲线测量出的阈值电流以上 测出各点的中心波长，并保存光谱图 以λ为为纵轴横轴作图，描成曲线 实验结果 1310nmSLD 表 P-I关系数据。 电流 功率μw) 电流 功率μw) 20 0.014 60 2.487 25 0.107 70 4.030 30 0.180 80 5.63 40 0.627 90 7.6 50 1.330 100 9.4 表波长 电流 峰值波长nm) -3dB谱宽(nm) 12 1348.12 153.08 18 1347.44 143.2 30 1339.74 76.2730 40 1332.72 58.4521 50 1323.26 53.1410 60 1321.8 23.2623 70 1320.46 61.5915 80 1320.2 58.6335 90 1317.32 58.6192 100 1317.32 23.728 980nm激光器 980nm激光器 电流 功率w) 电流 功率w) 5 0.00006 90 22.8 10 0.000382 110 32 15 0.00163 130 39.5 20 0.00492 150 47.8 25 0.0169 170 55.6 30 1.36 190 60.2 50 8.08 200 72 70 16.1 电流 中心波长nm) 3dB谱宽(nm) 20dB谱宽(nm) 30 974.1696 13.8161 30 50 974.4095 0.1840 0.4688 70 974.4280 0.2007 0.5470 90 974.4494 0.2160 0.5876 110 974.4645 0.2156 0.6322 130 974.440 0.2072 0.6451 150 974.4883 0.2070 0.6799 170 974.5061 0.2035 0.7039 190 974.5215 0.2025 0.7191 200 974.5076 0.2396 0.7477 以P为纵轴I为横轴作图，描成曲线绘图绘成曲线 由切线I轴交点阈值电Ith为48.3mA。 以λ为为纵轴横轴作图，描成曲线 实验得到的光谱图如图所示 六、实验分析 （1）从实验得出的P-I特性曲线可以看出，当激光器的正向偏置有注入电流时就有光输出，一开始输出光效率很低，即曲线的斜率很小自发辐射发光阶段受激辐射发光开始起作用并逐渐加大比重光辐射 （2）从实验得出的λ-I特性曲线可以看出，输出光的平均波长开始时随注入电流是增加而下降，注入电流增加到一定值后平均波长基本达到稳定值。此实验同样说明了随注入电流的增加，激光器逐渐从自发辐射发光阶段光辐射 （3）SLD（超辐射发光二极管）与LD（激光二极管）最大的区别在于，LD有谐振腔，主要发光机理为受激辐射 七、思考题 （1）阈值的物理意义；模式的物理意义？ 阈值为实现光放大所要满足的最小增益值，在数值上阈值等于光的损耗值，即只有增益大于损耗时才能实现光放大，产生激光。 模式是激光场中可以稳定存在的电磁场分布，每一种分布称为一种激光模式。沿激光传播方向的稳定场分布称为激光的纵模，沿垂直激光传播方向的稳定场分布称为激光的横模。 （2）表征半导体激光器特性的参数还有哪些？ 表征半导体激光器阈值特性的有阈值电流； 表征半导体激光器效率与输出功率特性的有功率效率，量子效