半导体激光器P

太原理工大学现代科技学院课程实验报告专业班级 学 号 姓 名 指导教师 实验名称 同组人专业班级学号姓名成绩: 、实验目的:: 1.学习半导体激光器发光原理和光纤一通信中激光光源工作原理:… 2..了解半导体激光器平均输出光_功室与注入驱动电流一的关系装… 3.掌握坐昱体激光器E（平均发送光功率）-1（注入电流）曲线的测试方法: 一、 实验仪器TOC\o"1-5"\h\zZY12OFCom13BG型光纤通信原理实验箱 1.台.光功率计 1.台.FC/PC-FC/PC单模光跳线 1.根万用表 L台.连接导线 一20根三、实验原理… ……半导体激光二极耸QD）或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，（处于高能级E2的电子在光场的: 感应下发射一个和感应光壬一虹样的光子，而跃迁到低能级与，,这个过程称为光的受激辐射。所谓一模:一样，,是指发射光子和感应光王•不仅频率相同，,而且相位、偏振方向和传播方向都相同，,它和感应光壬是线: 相壬的危是一种阈值器件。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（WLOmW）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_0一=30°）…与单模光纤的耦合效率高（约一30%一=50%）…辐射光谱线窄一以AM0,1=1_.0nm）_,适用壬高比特工作，载流壬复合寿命短，,能进行高速信号（＞20GHz）直接M制，非常^合于作高速长距离光纤通信系统的光源。P项特性是选择半导体激光器的重要依据。一在选择时，应选阈值电流虹尽可能小，,如对应一P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一，,工作稳定性高，,消光比（测试方法见实验四）一大IthIth而且不易产生光信号失真。并且要求P-I-曲线的斜率适一当。一斜室太小，则要求驱动信号太大，始驱动电路带来麻烦；斜率太太，,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壬效率的特点，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，,半导体激光器可以看作为一种光学振荡器，要形一成光的振荡，就必须要有光放大机制，一也即激活介质处壬粒子数反转分布，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一阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流I由，当输入电流小壬％.时，一其输出光为韭相干的荧光，类似于LED发出的光，,当电流大于扁时，一输出光为激光，且输入电流和输出光功率成线性关系。…该实验就是对该线性关系进行测量，以测试半导体激光器的蛭线性关系。在实验中所用至M导体激光器输出波长为1310nm，带尾纤及一FC一型接口一。…半导体激光器作为光纤通信中应用的主要光源，其性能指标直接影响到系统传输数据的质量,因此一巴1一特性曲线的测试了解激光器性能是韭常重要的一。…半导体激光器驱动电流的确定是通过测量串联在电路中的R110上电压值•。…电路中的驱动电流在数值上等壬RLlO-两端电压与电阻值之比。为了测试更加精确，,实验中先用万用.表测出RL1Q的精确值（将BM1、BM2一都•拨到中档，用万用表的欧姆档测T103、T104之间的电阻），,计算得出半导体激光器的驱动一电流，…然后用光功率计测得一定驱动电流下半导体激光器发出激光的功率,，丛而完成P-I特性的测试。并可根据卫-I特性得出坐导体激光器的斜率效率。P(mW)I(mA)四、 实验内容测量半导体激光器输出功室和注入电流」并画出卫-I关系曲线。根据P-I特性曲线，找出半导体激光器阈值电流，计算半导体激光器斜率效室。五、 实验步骤及结果将光发模块中的可调电阻W101逆时针旋转_到底，使数字驱动电流达到最小值。用万用表测得_母一1_0一电阻值，找出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的关系.（V=IR11）^.经实验测得...R110=1.8.n拨动双刀三掷开关，BM1选择到半导体激光器数字驱动，BM2选择到1310。旋开光发端机光纤输出端口…（13_10皿工）一防尘帽，一用FC-FC光纤跳线将半导体激光器与光功率让输入端连接起来，并将光功率计测量波长调整到1310nm档。连接导线：将T502与T101连接。连接好实验箱电源，…先开交流电源开关，再开直流电源开关…即按下K0L…K02（电源模块），并打开光发模块（旧0）一和数字信号源（瞭0）…的直流电源。用万用表测量R11_Q两端电压（红表笔插工103,黑表笔插T104）。慢慢调节电位器W101,使所测得的电压为下表中数值，依次测量对应的光功率值，并将测得的数据填入下表。做完实验后先关闭光发模块电源*10）,然后依次关掉各直流开关（一电源模块），一以及交流电开关。拆下光跳线及光功率让，…用防尘帽盖住实验箱半导体激光器光纤输出端口…将实验箱还原。将各仪器设备摆放整齐。六、实验报告1.根据实验记录数据，算出半导一体激光器驱动一电流，画出相应的光功率与注入电流的关系曲线。(测得电阻为一17Q)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・吨.6&.6181篮.7瓯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.根据所画的P-I特性曲线，找出半导体激光器阈值电流加的大小。3.根据P-I特性曲线，求出半导体激光器的斜率效率。注意事项七、1.半导体激光器驱动电流不可超过40mA，查则有烧毁邀光器的危险。2.由于光功室计，光跳线等光学器件的插头属易损件，使用时应轻拿轻放，切忌用力过大。八、思考题1.试说明半昱体激光器发光工作原理。半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质一（既利用一电子）在能带间跃迁发光，用坐导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡一、…反馈一、…产生光的辐射放大，输出激光。半导体激光二极管（LD）或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，,（处壬高能级一E2的电壬在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级鸟，这个过一程称为光的受激辐射2,环境温度的改变对半导体激光器如一特性有何影响？随着温度的上升，一阈值电流越来越大，…功率随电流变化越来越缓慢。,,3,…分析以半导体激光器为光源的光纤通信系统中，…半导体激光器P-I特性对系统传输性能的影响。 …当注入电流较小时，激活区不能实现粒壬束反转，自发发射占主导地位。，激光器发射普通的荧光。随着注入电流的增加，激活器里实现了粒子束反转，受激辐射占主导地位。但当注入电流小于阈值电流时，谐振腔内一的增益还不足_以克服如允质的吸收、…镜面反射不完全等引起的谐振腔的损耗时，丕能在腔内一建立起振荡，激光器只发射较强荧光。只有当注入电流大壬阈值电流时，才能产生功率很强的激光。九、 实验感想 在这次实验中，我学到很多东西，加强了我的动手能力，并且培养了我的独立思考能力。在实验