LDLED光源特性测试实验积分球Word版

1、- 1 - / 23目目 录录第一章第一章 LD/LED 光源特性测试实验仪说明光源特性测试实验仪说明 .2一、产品介绍：.2二、实验仪说明.3第二章第二章 实验指南实验指南.- 4 -一、实验目的.- 4 -二、实验内容.- 4 -三、实验仪器.- 4 -四、实验原理.- 5 -五、注意事项.- 6 -六、实验操作.- 7 -八、实验测试点说明.- 15 -九、LD 电流源操作说明.- 15 -十、光功率计操作说明.- 18 -第一章第一章 LD/LED 光源特性测试实验仪说明光源特性测试实验仪说明产品介绍：产品介绍：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。通过

2、本实验可以了解工程应用中半导体激光器和发光二极管，掌握它们平均输出光功率与注入电流的测试方法及器件好坏的判断，掌握它们阈值电流的测试方法及对其寿命的影响，掌握它们基本特性曲线的测试方法，了解半导体激光器自动功率控制 APC 的工作原理，了解温度对它们输出功率的影响，以及半导体激光器自动温度控制 ATC 的工作原理。光功率计、温控器、电流表、电压表全部内置于箱体，方便调节和测试，所有实验均在一个箱体上完成。实验装置采用箱式结构，使整个装置结构紧凑，且占地面积小、节省实验室空间；同时整个实验采用模块化设计，方便学生理解实验原理，操作方便。实验所需所有组件均设计于实验箱内拆卸和安装都很方便，而且放置

3、安全，能很好地保护所有器件。注重于学生实际操作技能方面的训练，使学生在实验室就养成正确的操作习惯。第二章第二章 实验指南实验指南一、一、实验目的实验目的1、掌握 LD 激光器和 LED 发光二极管的工作原理及主要技术参数2、掌握 LD 激光器和 LED 发光二极管的特性测试方法3、了解温度（T）对阈值电流（Ith）和光功率（P）的影响4、掌握 LD 激光器和 LED 发光二极管的基本使用方法二、实验内容二、实验内容1、LD 激光器的 V/I 特性测试实验2、LD 激光器的 P/I 特性测试实验3、LD 激光器的 T/V/I 特性测试实验4、LD 激光器的 T/V/P 特性测试实验5、LED 发

4、光二极管（1310nm）的 V/I 特性测试实验6、LED 发光二极管（1310nm）的 P/I 特性测试实验7、LED 发光二极管（1310nm）的 T/I 特性测试实验8、LED 发光二极管（1310nm）的 T/P 特性测试实验9、LED 发光二极管（白光）的 V/I 特性测试实验10、LED 发光二极管的（白光）的 P/I 特性测试实验三、实验仪器三、实验仪器1、LD/LED 光源特性测试实验仪 1 台2、LD 激光二极管（1310nm） 1 只3、LED 发光二极管（1310nm） 1 只4、LED 发光二极管（白光） （选配） 1 只5、积分球（可选） 1 个6、电源线 1 根7、

5、连接线 若干四、实验原理四、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。 LDLEDIthP图 2 LD/LED 的 P-I 特性曲线图 1 LD/LED 的 V-I

6、 特性曲线VVTI 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 IfT1)Ith1 Ith2 I II图 3 LD 的温度特性曲线五、注意事项五、注意事项1、恒功测量时，如果仅调节“粗调”旋钮，而“细调”旋钮在最小位置，将不一定能把 LD 输出功率调到足够大。此时必须使用“细调”旋钮来把输出功率调大。 恒流测量时，调节“细调”旋钮无效。2、插拔 LD/LED 之前，务必先把输出功率（粗调、细调）旋钮调到最小，然后关闭电源开关。这是因为带电插拔 LD/LED 会造成 LD/LED 的劣化。3、如果被测 LD/LED

7、 过流，则 Iop 显示窗口读数为 1。说明此时 Iop200mA，已超出本机的测量范围。当 LD/LED 已经劣化时，这种情况常常出现。此时请将输出功率（粗调）旋钮调回到最小位置，关闭电源。4、在 LD 的 P-I-V 实验测中，电流值请勿超过 30mA，以免烧坏元器件。5、由于 LD 为静电敏感元件，因此操作者必须佩带防静电手腕，工作场所必须具备接地线，焊接用的烙铁必须具备 ESD 功能。静电将造成 LD 的劣化，使得测量时出现 Iop 过流的现象。另外，若 LD 的输出功率被调的过大，也容易损坏 LD，出现 LD 过流的现象。 6、本机只能对以下结构的 LD 进行测量：LD+LD-PD-

8、PD+LD+LD-PD+PD-DVD管POINTER管图 4 LD 内部结构7、在使用过程中，出现任何异常情况，必须立即关机断电以确保安全。8、激光器从光功率计上取出后，马上盖上光功率计防尘帽，防止灰尘进入，影响测量结果。六、实验操作六、实验操作1 1）LDLD 激光器的激光器的 V/IV/I 特性测试实验特性测试实验1、LD 激光器引脚说明41234图 5 LD 引脚位置（1）激光器正&管壳；（2）激光器负；（3）探测器负；（4）探测器正2、将激光器按引脚对应接入温控仪夹具区域的激光器锁紧插座。3、打开光功率计输入端防尘帽，将激光器输出端接入光功率计输入端。4、通电之前，确保“粗调” 、 “

9、细调”旋钮在最小值位置。这样可防止冲击电流损坏 LD。依次打开电源开关、光功率计、电流表和电压表。5、缓慢调节电流旋钮逐渐增加工作电流，并用万用表测试 LD 两端的电压值。每隔一定电流间隔，记录 LD 的电压值，填入表 1。绘制 LD 的V-I 曲线。注意：注意：LD 为静电敏感元件，因此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。为静电敏感元件，因此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。表 1 LD 的 V-I 实验测试数据I(mA)051015202530U(V)6、调节“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置

10、，依次关闭光功率计、电流表、电压表和实验仪电源。2 2）LDLD 激光器的激光器的 P/IP/I 特性测试实验特性测试实验1、将激光器按引脚对应接入温控仪夹具区域的激光器锁紧插座。2、打开光功率计输入端防尘帽，将激光器输出端接入光功率计输入端。3、通电之前，确保“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置。这样可防止冲击电流损坏 LD。依次打开电源开关、光功率计和电流表。4、缓慢调节电流旋钮逐渐增加工作电流，并用光功率计测量 LD 激光器输出光功率。每隔一定电流间隔，记录功率值，填入表 2。绘制 LD 的P-I 曲线。注意：注意：LD 为静电敏感元件，因此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连

11、接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。为静电敏感元件，因此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。表 2 LD 的 P-I 实验测试数据I(mA)051015202530P(uW)5、调节“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置，依次关闭光功率计、电流表和实验仪电源。3 3）LDLD 激光器的激光器的 T/V/IT/V/I 特性测试实验特性测试实验1、将激光器按引脚对应接入温控仪夹具区域的激光器锁紧插座。2、打开光功率计输入端防尘帽，将激光器输出端接入光功率计输入端。3、通电之前，确保“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置。这样可防止冲击电流损坏 LD。

12、依次打开温控仪、电流表。4、调节温控仪使温度为 10，测量 LD 激光器 V/I 特性。5、分别记录 10 、20、30、40时的 LD 激光器的 V/I 特性，填入表 3。绘制 LD 的 T-V-I 曲线。注意：注意：LD 为静电敏感元件，因此操作者为静电敏感元件，因此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。表 3 LD 的 V-I 实验测试数据I(mA)05101520253010U(V)I(mA)05101520253020U(V)I(mA)05101520253030U

13、(V)I(mA)05101520253040U(V)6、调节“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置，依次关闭温控仪、电流表和实验仪电源。4 4）LDLD 激光器的激光器的 T/P/IT/P/I 特性测试实验特性测试实验1、将激光器按引脚对应接入温控仪夹具区域的激光器锁紧插座。2、打开光功率计输入端防尘帽，将激光器输出端接入光功率计输入端。3、通电之前，确保“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置。这样可防止冲击电流损坏 LD。依次打开温控仪、光功率计和电流表。4、调节温控仪使温度为 10，测量 LD 激光器 P/I 特性。5、分别记录 10 、20、30、40时的 LD 激光器的 P/I 特性，

14、填入表 4。绘制 LD 的 T-V-I 曲线。注意：注意：LD 为静电敏感元件，因此操作者为静电敏感元件，因此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。表 4 LD 的 V-I 实验测试数据I(mA)05101520253010P(uW)I(mA)05101520253020P(uW)I(mA)05101520253030P(uW)I(mA)05101520253040P(uW)6、调节“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置，依次关闭光功率计、电流表和实验仪电源。5)5) LED

15、LED 发光二极管（发光二极管（1310nm1310nm）的）的 V/IV/I 特性测试实验特性测试实验1、LED 发光二极管引脚说明图 6 LED 引脚位置（3）LED 正；(2）LED 负2、将 LED 发光二极管按引脚对应接入温控仪夹具区域的激光器锁紧插座。3、打开光功率计输入端防尘帽，LED 发光二极管输出端接入光功率计输入端。4、通电之前，确保“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置。这样可防止冲击电流损坏 LED。依次打开电源开关、电流表和电压表。5、缓慢调节电流旋钮逐渐增加工作电流，并用万用表测试 LED 两端的电压值。每隔一定电流间隔，记录 LED 的电压值，填入表 5。绘制 L

16、ED的 V-I 曲线。注意：注意：LED 为静电敏感元件，因此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。为静电敏感元件，因此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。表 5 LED 的 V-I 实验测试数据I(mA)0102030405060U(V)6、调节“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置，依次关闭光功率计、电流表、电压表和实验仪电源。6)6) LEDLED 发光二极管（发光二极管（1310nm1310nm）的）的 P/IP/I 特性测试实验特性测试实验1、将 LED 发光二极管按引脚对应接入温控仪夹具区域的

17、激光器锁紧插座。2、打开光功率计输入端防尘帽，将 LED 发光二极管输出端接入光功率计输入端。3、通电之前，确保“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置。这样可防止冲击电流损坏 LED 发光二极管。依次打开电源开关、光功率计和电流表。4、缓慢调节电流旋钮逐渐增加工作电流，并用光功率计测量 LED 发光二极管输出光功率。每隔一定电流间隔，记录功率值，填入表 6。绘制LED 发光二极管的 P-I 曲线。注意：注意：LEDLED 为静电敏感元件，因此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免为静电敏感元件，因此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路

18、，以免损坏激光器。损坏激光器。表 6 LED 的 P-I 实验测试数据I(mA)051015202530P(uW)5、调节“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置，依次关闭光功率计、电流表和实验仪电源。7)7) LEDLED 发光二极管（发光二极管（1310nm1310nm）的）的 T/V/IT/V/I 特性测试实验特性测试实验1、将 LED 发光二极管按引脚对应接入温控仪夹具区域的激光器锁紧插座。2、打开光功率计输入端防尘帽，将 LED 发光二极管输出端接入光功率计输入端。3、通电之前，确保“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置。这样可防止冲击电流损坏 LED 发光二极管。依次打开温控仪、电流

19、表。4、调节温控仪使温度为 10，测量 LED 发光二极管 V/I 特性5、分别记录 10 、20、30、40时的 LED 发光二极管的 V/I 特性，填入表 7。绘制 LED 的 T-V-I 曲线。注意：注意：LED 为静电敏感元件，因为静电敏感元件，因此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。表 7 LED 的 V-I 实验测试数据I(mA)010203040506010U(V)I(mA)010203040506020U(V)I(mA)010203040506030

20、U(V)I(mA)010203040506040U(V)6、调节“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置，依次关闭温控仪、电流表和实验仪电源。8)8) LEDLED 发光二极管（发光二极管（1310nm1310nm）的）的 T/P/IT/P/I 特性测试实验特性测试实验1、将 LED 发光二极管按引脚对应接入温控仪夹具区域的激光器锁紧插座。2、打开光功率计输入端防尘帽，将 LED 发光二极管输出端接入光功率计输入端。3、通电之前，确保“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置。这样可防止冲击电流损坏 LED 发光二极管。依次打开温控仪、光功率计和电流表。4、调节温控仪使温度为 10，测量 LED 发

21、光二极管 P/I 特性5、分别记录 10 、20、30、40时的 LED 发光二极管的 V/I 特性，填入表 8。绘制 LED 的 T-P-I 曲线。注意：注意：LED 为静电敏感元件，因为静电敏感元件，因此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。表 8 LED 的 P-I 实验测试数据I(mA)010203040506010P(uW)I(mA)010203040506020P(uW)I(mA)010203040506030P(uW)I(mA)0102030405060

22、40P(uW)6、调节“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置，依次关闭光功率计、电流表和实验仪电源。9)9) LEDLED 发光二极管（白光）的发光二极管（白光）的 V/IV/I 特性测试实验特性测试实验1、将 LED 发光二极管按引脚对应接入温控仪夹具区域的激光器锁紧插座。2、将 LED 发光二极管接入积分球。3、通电之前，确保“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置。这样可防止冲击电流损坏 LED。依次打开电源开关、电流表和电压表。5、缓慢调节电流旋钮逐渐增加工作电流，并用万用表测试 LED 两端的电压值。每隔一定电流间隔，记录 LED 的电压值，填入表 9。绘制 LED的 V-I 曲线。表

23、 9 LED 的 V-I 实验测试数据I(mA)051015202530U(V)6、调节“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置，依次关闭电压表、电流表、电压表和实验仪电源。10)10) LEDLED 发光二极管的（白光）的发光二极管的（白光）的 P/IP/I 特性测试实验特性测试实验1、将 LED 发光二极管按引脚对应接入面板上 L+和 L-。2、将 LED 发光二极管接入积分球，积分球输出接入实验仪电压表，用来指示发光二极管输出光强相对值。3、通电之前，确保“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置。这样可防止冲击电流损坏 LED 发光二极管。依次打开电源开关、电压表和电流表。4、缓慢调节电流旋

24、钮逐渐增加工作电流，记录电压表读数。每隔一定电流间隔，记录电压表读数，填入表 10。绘制 LED 发光二极管的 P-I 曲线。表 10 LED 的 P-I 实验测试数据I(mA)051015202530光强 U(V)5、调节“粗调” 、 “细调”旋钮在最小值位置，依次关闭电压表、电流表和实验仪电源。七、实验思考题七、实验思考题为什么 LD/LED 的输出特性有较大差异？八、实验测试点说明1、PD 电流测试点：测量激光器内部探测器电流，对应接入电压表，200mV 档显示结果10，即为 PD 电流，单位为微安。2、电压表输入端口：测量待测电压3、LD+、LD-：测量激光器工作电压九、九、LD 电流

25、源操作说明电流源操作说明1、此电流源可作为 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）电流测试3）LD 恒功老化及恒流老化本电流源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 L

26、D 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：150mAIop 的测量准确度： 0.5mA3、操作步骤1）将配套直流电源接入电流源后面电源输入接口处。通电之前，确保“粗调” “细调”旋钮在最小值位置。这样可防止冲

27、击电流损坏 LD。 2）确认 LD 或 LED 已经插接良好后，打开电源开关。此时电源输出为零，LD 或 LED 尚未发光。 3）恒功测量：将切换开关拨到恒功档，顺时针缓慢调节输出功率“粗调”旋钮，观察电流变化，改调“细调”旋钮，可将 LD 工作电流调至要求的数值（可用一台光功率计同时来测量 LD 的输出功率） 。通过 Iop 显示窗口可以读出输出电流值。注意：注意：LEDLED 内部没有探测器，故不能用内部没有探测器，故不能用恒功档测试，只能用恒流档进行测试。恒功档测试，只能用恒流档进行测试。 4）恒流测量：将切换开关拨到恒流档，该方式下“细调”旋钮无效。只需要调节输出功率“粗调”旋钮即可，

28、通过 Iop 显示窗口可以读出输出电流值。 5）恒功老化：将切换开关拨到恒功档，将被测 LD 调到固定的功率输出（这个值由用户根据需要确定） ，并保持不断电，记录该 LD 在通电一定时间后工作电流的变化量，从而反映出 LD 产品在实际应用中的稳定性。6）恒流老化：将切换开关拨到恒流档，将被测 LD 调到固定的电流输出（这个值由用户根据需要确定） ，并保持不断电，记录该 LD 在通电一定时间后输出功率的变化量，从而反映出 LD 产品在实际应用中的稳定性。九、九、温控仪操作说明温控仪操作说明1、仪表参数修改，设定时的人机对话均通过按键来实现的。当在第一次使用本产品时，请详细阅读下面的操作流程。2、

29、注意：、注意：在第二设定状态，当 AT=0 时，按 SET 键时间超过 5 秒钟将退出设定状态，进入正常控制状态。 在第二设定状态,当 AT=1 时,按 SET 键时间超过 5 秒,系统将退出设定状态并自动进入自整定寻优状态 在自整定工作状态,按 SET 键后,系统将进入设定状态,并退出自整定状态,你若要重回自整定状态时,则可把 AT 再设置成 1 后退出。 在设定状态设定完成后,如不按正确操作退出设定状态,超过 30 秒后,系统将自动退出设定状态,你前次所设定参数被宣布无效。 当你为防止别人修改你的参数时，可在第二设定状态把 LOK 值设定为 02.3 3、设定字符解释：、设定字符解释： 以

30、下字符每按一次 SET 键后依次出现，根据不同功能有些字符可能在你所选用的仪表中不存在。十、光功率计操作说明十、光功率计操作说明1、特性* 四位液晶显示，W、W(REL)、dBm 、dB(REL) 四种显示方式* 自动量程转换* 自动关机* 自动清零* 插入损耗测量* 多波长测量2、技术指标材料InGaAs波长范围8001600nm探头类型输入接口FC 型工作波长850,1300,1310,1480,1550nm测量范围70+10dBm（0.1nw10mw）不确定度5%仪表参数显示分辨率线性显示：1%； 对数显示：0.01dBm 3、按键操作说明操作流程：4、测量说明4.1 开机（1）按面板

31、ON/OFF 键后，仪表首先将液晶屏上全部字符、小标志显示出来，此过程持续约三秒钟。（2）仪表随后进入测量状态，此时默认测量波长为 1310nm，WATT 显示模式，直接测量方式。探头帽旋开探头帽，露出探测器。测量完毕，应旋紧探头帽。液晶显示屏显示测量结果、测量状态。ON/OFF电源开关键，按此键可接通或断开仪器电源。接通电源，仪表先被初始化，随后进入测量状态。CLEAR自动清零键，自动清零完毕，则进入测量状态。在清零过程中，应关好探测器帽，防止光信号输入，否则会引起测量结果错误。dBrel 按此键使仪表进入相对测量状态。按下此键后，当前测量值显示在液晶屏左下方，相对值显示在液晶屏中间，小字符

32、 REL 作为相对测量的状态标志显示在液晶屏下方。在相对测量状态下，按 WATT、dBm 键可使测量结果分别以 WATT 或 dBm 方式显示。第二次按键，则退出相对测量状态。dBm按此键使仪表以 dBm 为显示单位测量结果，此时分辨率为 0.01dBm。WATT按此键使仪表以 WATT 为单位显示测量结果，此时分辨率为 1%。此键用于选择仪表的测量波长。在测量状态下，被测波长显示在液晶屏下方。按此键，显示下一波长及相应波长的测量结果，可选择五种波长：850nm、1300nm、1310nm、1480nm、1550nm。读出直接测量结果读出相对测量结果WATTdBmWATTdBmdBrel(直接测量) (相对测量)绝对功率测量相对功率测量CLEARON/OFF4.2 清零在测量前，如果屏幕上的显示值不为 0.00nW，则需按