半導體激光器的特性測量

概述

半導體激光器特性的測量可以被分成5大類，如表1所示：

本文主要講述半導體激光器的電性能。

L/I性能曲線

L/I曲線是半導體激光器最chang見的特性。 它表明了輸出光功率隨加載在半導體激光器上電流變化的關系。這個曲線通常用來決定激光器的工作點（額定功率對應的工作電流）以及閾值電流（激光器開始工作的電流）。

從圖1可以看出，半導體激光器的閾值電流受工作溫度的強烈影響。通常來說，閾值電流會隨溫度變化成指數增長。

圖1 連續光模式下的L/I曲線

半導體激光器的效率也可以從L/I曲線中導出，通常稱之為斜率效率，其單位為mW/mA。雖然表面看起來，激光器效率不像閾值電流受溫度影響有較大的平移，但其確實隨著溫度的升高而降低。激光器效率在25℃時大約為0.3 mW/mA，溫度每升高10℃效率會降低0.01 mW/mA。

脈沖模式下L/I曲線

L/I性能曲線也可以通過低占空比的脈沖模式得到。圖2對比了連續光模式和脈沖模式下對閾值電流以及效率的影響。

圖2 連續光和脈沖模式下的L/I特性對比

從圖2可以看出，相對于脈沖模式，在連續光模式下，閾值電流增加而斜率效率降低，這主要是由于激光器溫度的升高所導致的。溫度的升高是由于器件內部熱阻所引起的，隨功率升高的趨勢大約為40到 80°C/W。通常來說，脈沖模式測量使用的脈寬大約為100到 500 ns，占空比小于1%。

連續光和脈沖模式下L/I特性的巨大差異說明內部電氣連接有問題或者PN結之間有漏電，同時也證明激光器的質量存在一定問題。

閾值電流計算

至今沒有一個統一的方法來計算閾值電流。表2提供了4種常見的方法來對閾值電流進行計算。這四種方法都可以使用，但二階導數法使用范圍最guang，兩段擬合法，一階導數法和二階導數法都是根據Telcordia的標準GB-468-CORE和GR-3010-CORE得出的，而線性擬合法沒有得到Telcordia的認定。

圖3 四種計算閾值電流的方法

V/I特性

半導體激光器的壓降通常是在電性能特性測量中得到。這個特性類似于其他半導體器件的模擬特性，不隨溫度的變化而變化，如圖4所示。一般來講，激光器工作在額定功率情況下，其壓降大約為1.5V。

注意：在半導體激光器上加載大的反向偏置電流是很危險的事情。即使在最極端的應用中，一般也必須保證反向電流不超過10μA。

圖4V/I特性曲線

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