实验一 半导体激光器P-I特性测试实验和光无源器件测试实验.docVIP

实验一 半导体激光器P-I特性测试实验和光无源器件测试实验 本实验分两部分：1、测试光源的特性光发送端机的核心器件是光源，而光源的输出特性包括，电光转换特性、噪声特性、频率特性，这些特性在理论上均可由求解速率方程得到，本实验的目的就是验证所学理论。2、测试光 第一部分 半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 1、加深对半导体激光器发光原理的理解 2、掌握半导体激光器平均输出光功率P与注入电流I的关系 3、学会半导体激光器P-I特性曲线的测试 二、实验仪器 1、ZYE4301F(1310)型光纤通信原理实验箱 2、光功率计 3、万用表 三、实验原理 半导体激光二极管(LD)或简称半导体激光器与发光二极管LED不同，它通过受激辐射发光，是一种阈值器件。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(＝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(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。 对于线性良好的半导体激光器，输出功率可以表示为 1-1 其中，这里的内量子效率，表征注入电子通过受激辐射转化为光子比 例。在高于阈值区域，大多数半导体激光器的接近于1。 1-1式表明，激光输出功率决定于内量子效率和光腔损耗，并随着电流而增大，当注入 电流时，输出功率与成线性关系。其增大的速率即P-I曲线的斜率，称为斜率效率 1-2 P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流尽可能小，对应值小，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，工作稳定性高，消光比大，而且不易产生光信号失真，且要求P-I曲线的斜率适当。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，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，激光二极管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，即增益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。一般用注入电流值来标定阈值条件，即：阈值电流，当输入电流小于时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED输出光，当电流大于时，则输出光为激光，且输入电流和输出光功率成线性关系，该实验就是对此线性关系进行测量，以验证P-I的线性关系。 实验中半导体激光器电流的确定通过测量串联在电路中的R516上电压值。由于R516 = 1Ω，电路中的驱动电流在数值上等于R516两端电压。 四、实验内容 1、测量半导体激光器的阈值电流 2、测量半导体激光器的功率和注入电流之间的关系 3、并由测量结果画出P-I特性曲线 五、实验步骤 操作时注意领会每个步骤的意义，以及每个代码的意思，在实验报告中反映出来。严格按照操作步骤操作，以免损坏器件。 表1-1 LD的P-I特性测试表 U(mV) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 I(mA) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 P（uW） U(mV) 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 I(mA) 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 P（uW） U(mV) 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 7.0 8.0 I(mA) 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 7.0 8.0 P（uW） U(mV) 9.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 I(mA) 9.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 P（uW） U(mV) 24.0 26.0 28.0 30.0 32.0 34.0 36.0 38.0 I(mA) 24.0 26.0 28.0 30.0 32.0 34.0 36.0 38.0 P（uW） 将光发送模块中的可调电阻W501逆时针旋转到头，使数字驱动电流达到最小值。 U502光发端机HBTR-1414T和HFBR-2416T所用的光缆接口为ST型，U数值，依次测量对应的光功率值P，并将测得的数据填入表1-1，精确到0.1uW。注意半导体激光器驱动电流不可超过40m