光電子技术实验指导书2009.doc

光电子技术实验 指导书 武汉理工大学信息工程学院电子科学与技术系 目录 实验一 光源特性测试 1 实验二 光电二极管光照特性实验 7 实验三 光电池特性实验 11 实验四 光电探测器直流参数测试 13 实验五 电光调制实验 16 实验六 光电报警系统设计实验 21 实验一 光源特性测试 一、实验目的 1、测试LD/LED的功率－电流（P-I）特性曲线和电压－电流（V-I）特性曲线，计算阈值电流（Ith）和外微分量子效率。 2、了解温度（T）对阈值电流（Ith）和光功率（P）的影响。 二、实验内容 1、测试在LD/LED的功率－电流（P-I）特性曲线和电压－电流（V-I）特性曲线。 2、测试LD温度特性。 三、实验仪器 1、LD激光二极管（带尾纤输出，FC型接口） 1只 2、LED发光二极管 1只 3、LD/ LED电流源 1台 4、温控器（可选） 1台 5、光功率计 1台 6、积分球（可选） 1个 7、万用表 1台 四、实验原理 激光二极管LD和发光二极管LED是光通讯系统中使用的主要光源。LD和LED都是半导体光电子器件，其核心部分都是P-N结。因此其具有与普通二极管相类似的V-I特性曲线，如图1所示。 由V-I曲线我们可以计算出LD/LED总的串联电阻R和开门电压VT。 在结构上，由于LED与LD相比没有光学谐振腔。因此，LD和LED的功率与电流的P-I关系特性曲线则有很大的差别。LED的P-I曲线基本上是一条近似的线性直线。 从图中可以看出LD的P-I曲线有一阈值电流Ith，只有在工作电流IfIth部分，P-I曲线才近似一根直线。而在IfIth部分，LD输出的光功率几乎为零。对于LD可以根据其P-I曲线可以求出LD的外微分量子效率ηD。其具有如下关系： 因此在曲线中，曲线的斜率表征的就是外微分量子效率。 由于光电子器件是由半导体材料制成，因此温度对其光电特性影响也很大。随着温度的增加，LD的阈值逐渐增大，光功率逐渐减小，外微分量子效率逐渐减小。阈值与温度的近似关系可以表示为： 式中，为室温，为室温下的阈值电流，为特征温度。不同温度下，LD的P-I曲线如图，根据此图可以求出LD的特征温度。 LD/LED电流源使用说明： 1、本机为LD/LED专用测试设备，可广泛用于650nm、780nm、808nm、850nm、980nm、1310nm、1550nm等各种中小功率LD的电流测试及老化测试。设备内部带APC(Automatic Power Control)电路及ACC(Automatic Current Control)电路，可以实现以下三种功能： 1） LD电流源 2） Iop及Im电流测试 3） LD恒功老化及恒流老化 本产品的一大特色是设备内部带APC（Automatic Power Control）电路，这种电路是LD在实际应用时通常采用的一种恒功控制电路，可以控制LD输出恒定的光功率。因此，一只LD在本机上所表现的直流特性，将与它在实际应用时的直流特性完全一致。有了这种恒功控制电路，就可以长期通电对LD进行寿命及稳定性考核。比如，可将被测LD调到5mW输出，记录该LD在通电1小时后、1天后、1月后、3月后工作电流（Iop）的变化量，从而反映出LD在应用产品（如光通信模块、DVD激光头等）中工作时的稳定性。 2、其主要性能指标为： 供给电流（Iop）max：150mA 反馈电流(Im)max：2000uA Iop的测量准确度： ±0.5mA Im测量准确度：±5uA 电源规格： 输入：190V-250V ，50/60Hz 输出：直流+5V ，500mA 3、仪器面板结构图（如图4）