半導(dǎo)體激光器P

太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 實(shí)驗(yàn)名稱 同組人專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名成績(jī): 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?: 1.學(xué)習(xí)半導(dǎo)體激光器發(fā)光原理和光纖一通信中激光光源工作原理:… 2..了解半導(dǎo)體激光器平均輸出光_功室與注入驅(qū)動(dòng)電流一的關(guān)系裝… 3.掌握坐昱體激光器E（平均發(fā)送光功率）-1（注入電流）曲線的測(cè)試方法: 一、 實(shí)驗(yàn)儀器TOC\o"1-5"\h\zZY12OFCom13BG型光纖通信原理實(shí)驗(yàn)箱 1.臺(tái).光功率計(jì) 1.臺(tái).FC/PC-FC/PC單模光跳線 1.根萬(wàn)用表 L臺(tái).連接導(dǎo)線 一20根三、實(shí)驗(yàn)原理… ……半導(dǎo)體激光二極聳QD）或簡(jiǎn)稱半導(dǎo)體激光器，它通過(guò)受激輻射發(fā)光，（處于高能級(jí)E2的電子在光場(chǎng)的: 感應(yīng)下發(fā)射一個(gè)和感應(yīng)光壬一虹樣的光子，而躍遷到低能級(jí)與，,這個(gè)過(guò)程稱為光的受激輻射。所謂一模:一樣，,是指發(fā)射光子和感應(yīng)光王?不僅頻率相同，,而且相位、偏振方向和傳播方向都相同，,它和感應(yīng)光壬是線: 相壬的危是一種閾值器件。由于受激輻射與自發(fā)輻射的本質(zhì)不同_，,導(dǎo)致了半導(dǎo)體激光器不僅能產(chǎn)生高功率（WLOmW）輻射，…而且輸出光發(fā)散角窄（垂直發(fā)散角為30=50°,…水平發(fā)散角為_0一=30°）…與單模光纖的耦合效率高（約一30%一=50%）…輻射光譜線窄一以AM0,1=1_.0nm）_,適用壬高比特工作，載流壬復(fù)合壽命短，,能進(jìn)行高速信號(hào)（＞20GHz）直接M制，非常^合于作高速長(zhǎng)距離光纖通信系統(tǒng)的光源。P項(xiàng)特性是選擇半導(dǎo)體激光器的重要依據(jù)。一在選擇時(shí)，應(yīng)選閾值電流虹盡可能小，,如對(duì)應(yīng)一P值小，而且沒(méi)有扭折點(diǎn)的半導(dǎo)體激光器，這樣的激光器工作電流小一，,工作穩(wěn)定性高，,消光比（測(cè)試方法見實(shí)驗(yàn)四）一大IthIth而且不易產(chǎn)生光信號(hào)失真。并且要求P-I-曲線的斜率適一當(dāng)。一斜室太小，則要求驅(qū)動(dòng)信號(hào)太大，始驅(qū)動(dòng)電路帶來(lái)麻煩；斜率太太，,則會(huì)出現(xiàn)光反射噪聲及使自動(dòng)光功率控制環(huán)路調(diào)整困難。半導(dǎo)體激光器具有高功率密度和極高量壬效率的特點(diǎn)，微小的電流變化會(huì)導(dǎo)致光功率輸出變化，是光纖通信中最重要的一種光源，,半導(dǎo)體激光器可以看作為一種光學(xué)振蕩器，要形一成光的振蕩，就必須要有光放大機(jī)制，一也即激活介質(zhì)處壬粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，而且產(chǎn)生的增益足以抵消所有的損耗。將開始出現(xiàn)凈增益的條件稱為一閾值條件。一般用注入電流值來(lái)標(biāo)定閾值條件，也即閾值電流I由，當(dāng)輸入電流小壬％.時(shí)，一其輸出光為韭相干的熒光，類似于LED發(fā)出的光，,當(dāng)電流大于扁時(shí)，一輸出光為激光，且輸入電流和輸出光功率成線性關(guān)系?！搶?shí)驗(yàn)就是對(duì)該線性關(guān)系進(jìn)行測(cè)量，以測(cè)試半導(dǎo)體激光器的蛭線性關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)中所用至M導(dǎo)體激光器輸出波長(zhǎng)為1310nm，帶尾纖及一FC一型接口一?！雽?dǎo)體激光器作為光纖通信中應(yīng)用的主要光源，其性能指標(biāo)直接影響到系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的質(zhì)量,因此一巴1一特性曲線的測(cè)試了解激光器性能是韭常重要的一。…半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電流的確定是通過(guò)測(cè)量串聯(lián)在電路中的R110上電壓值??！娐分械尿?qū)動(dòng)電流在數(shù)值上等壬RLlO-兩端電壓與電阻值之比。為了測(cè)試更加精確，,實(shí)驗(yàn)中先用萬(wàn)用.表測(cè)出RL1Q的精確值（將BM1、BM2一都?撥到中檔，用萬(wàn)用表的歐姆檔測(cè)T103、T104之間的電阻），,計(jì)算得出半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)一電流，…然后用光功率計(jì)測(cè)得一定驅(qū)動(dòng)電流下半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光的功率,，叢而完成P-I特性的測(cè)試。并可根據(jù)衛(wèi)-I特性得出坐導(dǎo)體激光器的斜率效率。P(mW)I(mA)四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)量半導(dǎo)體激光器輸出功室和注入電流」并畫出衛(wèi)-I關(guān)系曲線。根據(jù)P-I特性曲線，找出半導(dǎo)體激光器閾值電流，計(jì)算半導(dǎo)體激光器斜率效室。五、 實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果將光發(fā)模塊中的可調(diào)電阻W101逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)_到底，使數(shù)字驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到最小值。用萬(wàn)用表測(cè)得_母一1_0一電阻值，找出所測(cè)電壓與半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電流之間的關(guān)系.（V=IR11）^.經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得...R110=1.8.n撥動(dòng)雙刀三擲開關(guān)，BM1選擇到半導(dǎo)體激光器數(shù)字驅(qū)動(dòng)，BM2選擇到1310。旋開光發(fā)端機(jī)光纖輸出端口…（13_10皿工）一防塵帽，一用FC-FC光纖跳線將半導(dǎo)體激光器與光功率讓輸入端連接起來(lái)，并將光功率計(jì)測(cè)量波長(zhǎng)調(diào)整到1310nm檔。連接導(dǎo)線：將T502與T101連接。連接好實(shí)驗(yàn)箱電源，…先開交流電源開關(guān)，再開直流電源開關(guān)…即按下K0L…K02（電源模塊），并打開光發(fā)模塊（舊0）一和數(shù)字信號(hào)源（瞭0）…的直流電源。用萬(wàn)用表測(cè)量R11_Q兩端電壓（紅表筆插工103,黑表筆插T104）。慢慢調(diào)節(jié)電位器W101,使所測(cè)得的電壓為下表中數(shù)值，依次測(cè)量對(duì)應(yīng)的光功率值，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)填入下表。做完實(shí)驗(yàn)后先關(guān)閉光發(fā)模塊電源*10）,然后依次關(guān)掉各直流開關(guān)（一電源模塊），一以及交流電開關(guān)。拆下光跳線及光功率讓，…用防塵帽蓋住實(shí)驗(yàn)箱半導(dǎo)體激光器光纖輸出端口…將實(shí)驗(yàn)箱還原。將各儀器設(shè)備擺放整齊。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)，算出半導(dǎo)一體激光器驅(qū)動(dòng)一電流，畫出相應(yīng)的光功率與注入電流的關(guān)系曲線。(測(cè)得電阻為一17Q)U(mV)123456789101214I(mA)0.52L?05L?572?12?6：3?1舟?68L24?735?2$3T?36P(uW)0.0642355.675.59.9).33L9150.12鼠224L280.332P(dBm53.T38.TLB.T65-11.410.-9.-8.56T.815.315.-L98U(mV)161820222426283032343638I(mA)8.4羽.410.52?噸.6&.6181籃.7甌847.酬.94Z0P(uW)402.41?.153594.32.1.691750.83(903.112984.545.8P(dBm)3.1F2-1.32).72).6D.24).—).0(2.1D.19).2D.372.根據(jù)所畫的P-I特性曲線，找出半導(dǎo)體激光器閾值電流加的大小。3.根據(jù)P-I特性曲線，求出半導(dǎo)體激光器的斜率效率。注意事項(xiàng)七、1.半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電流不可超過(guò)40mA，查則有燒毀邀光器的危險(xiǎn)。2.由于光功室計(jì)，光跳線等光學(xué)器件的插頭屬易損件，使用時(shí)應(yīng)輕拿輕放，切忌用力過(guò)大。八、思考題1.試說(shuō)明半昱體激光器發(fā)光工作原理。半導(dǎo)體激光器工作原理是激勵(lì)方式，利用半導(dǎo)體物質(zhì)一（既利用一電子）在能帶間躍遷發(fā)光，用坐導(dǎo)體晶體的解理面形成兩個(gè)平行反射鏡面作為反射鏡，組成諧振腔，使光振蕩一、…反饋一、…產(chǎn)生光的輻射放大，輸出激光。半導(dǎo)體激光二極管（LD）或簡(jiǎn)稱半導(dǎo)體激光器，它通過(guò)受激輻射發(fā)光，,（處壬高能級(jí)一E2的電壬在光場(chǎng)的感應(yīng)下發(fā)射一個(gè)和感應(yīng)光子一模一樣的光子，而躍遷到低能級(jí)鳥，這個(gè)過(guò)一程稱為光的受激輻射2,環(huán)境溫度的改變對(duì)半導(dǎo)體激光器如一特性有何影響？隨著溫度的上升，一閾值電流越來(lái)越大，…功率隨電流變化越來(lái)越緩慢。,,3,…分析以半導(dǎo)體激光器為光源的光纖通信系統(tǒng)中，…半導(dǎo)體激光器P-I特性對(duì)系統(tǒng)傳輸性能的影響。 …當(dāng)注入電流較小時(shí)，激活區(qū)不能實(shí)現(xiàn)粒壬束反轉(zhuǎn)，自發(fā)發(fā)射占主導(dǎo)地位。，激光器發(fā)射普通的熒光。隨著注入電流的增加，激活器里實(shí)現(xiàn)了粒子束反轉(zhuǎn)，受激輻射占主導(dǎo)地位。但當(dāng)注入電流小于閾值電流時(shí)，諧振腔內(nèi)一的增益還不足_以克服如允質(zhì)的吸收、…鏡面反射不完全等引起的諧振腔的損耗時(shí)，丕能在腔內(nèi)一建立起振蕩，激光器只發(fā)射較強(qiáng)熒光。只有當(dāng)注入電流大壬閾值電流時(shí)，才能產(chǎn)生功率很強(qiáng)的激光。九、 實(shí)驗(yàn)感想 在這次實(shí)驗(yàn)中，我學(xué)到很多東西，加強(qiáng)了我的動(dòng)手能力，并且培養(yǎng)了我的獨(dú)立思考能力。在實(shí)驗(yàn)