10半导体激光特性实验.ppt

半导体激光特性实验半导体激光特性实验实验目的实验目的l通过实验熟悉半导体激光器的光学特性通过实验熟悉半导体激光器的光学特性l掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节节l掌握掌握WGD-6光学多道分析器的使用光学多道分析器的使用半导体激光器的优点和应用半导体激光器的优点和应用l体积小，寿命长体积小，寿命长l其工作电压与集成电路兼容，因而可与之其工作电压与集成电路兼容，因而可与之单片集成单片集成l可用高达可用高达GHz的频率直接进行电流调制以的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出获得高速调制的激光输出l光通讯、光学唱片系统、光存储、光陀螺、光通讯、光学唱片系统、光存储、光陀螺、激光打印、测距、光雷达、红外夜视仪、激光打印、测距、光雷达、红外夜视仪、报警器报警器自发辐射自发辐射受激辐射受激辐射一般激光器一般激光器l激光工作介质：气体、液体、固体、半导体激光工作介质：气体、液体、固体、半导体-粒子数反转粒子数反转l激励源：泵浦、抽运激励源：泵浦、抽运 电激励：用气体放电的方法利用具有动能的电电激励：用气体放电的方法利用具有动能的电子激发介质原子子激发介质原子 光激励：脉冲光源照射工作介质光激励：脉冲光源照射工作介质 热激励热激励 化学激励化学激励l谐振腔：光学谐振腔谐振腔：光学谐振腔放大放大雪崩雪崩半导体激光器的基本结构半导体激光器的基本结构PN结在结在n型衬底生长型衬底生长p型层型层材料：材料：GaAs、InPP、N区欧姆接触，使激励电流能通过区欧姆接触，使激励电流能通过有源区，厚度有源区，厚度0.2微米，形成介质波微米，形成介质波导共振腔导共振腔基本结构基本结构伏安特性 半导体激光器的半导体激光器的P-I特性特性阈值阈值横模横模侧横场侧横场正横场正横场偏振度 因为半导体激光器共振腔面一般是晶体的解里面，对因为半导体激光器共振腔面一般是晶体的解里面，对常用的常用的GaAs异质结激光器的异质结激光器的GaAs晶面对晶面对TE模模的反的反射率大于对射率大于对偏振方向垂直于波导层的偏振方向垂直于波导层的TM模的反射率，模的反射率，因此，半导体激光器输出的激光偏振度很高。因此，半导体激光器输出的激光偏振度很高。纵模特性法布里法布里-珀罗干涉珀罗干涉实验仪器实验内容l1、半导体激光器的P-I特性l用半导体激光器LD电源电流表（mA）的注入电流，调节半导体激光器的准直透镜把光耦合进光功率指示仪的接收器，用光功率指示仪读出半导体激光的输出功率。把半导体激光器注入电流I从0逐渐增加到40mA，观察半导体激光器输出功率P的变化，重复2次，将实验数据列表，并作出P-I曲线，P为平均功率实验内容l2、半导体激光器的发散角l半导体激光器置于旋转台中心，去掉激光器的准直透镜，使半导体激光器的光发射，并平行于旋转台面。旋转探测器测量不同角度的光功率，记录光功率指示仪所测得的输出值，作出在不同的注入电流时，其输出值随角度的变化曲线。将半导体激光器旋90再测量侧横场发散角，绘制半导体激光器的远场辐射特性。实验内容l3、偏振度l在探测器前加入偏振片，将偏振片从0旋转到180，每隔10记录记录输出功率，计算偏振度。实验内容l4、光谱特性l将半导体激光器LD（650nm,5mW）的光信号通过透镜L耦合进WGD-6光学多道分析器的输入狭缝SL，让光学多道分析器与计算机相连，从光栅单色仪输出的光信号通过CCD接受放大输出到计算机，通过控制软件的设置就绘出半导体激光器的谱线。分析半导体激光器的输入功率对光谱的影响。S1：入射狭缝：入射狭缝 M1：反射镜：反射镜 M2：反射式准光镜：反射式准光镜 M3：物镜：物镜 M4：物镜：物镜 G：平面衍射光栅：平面衍射光栅 P：观察窗口（或出射狭缝）：观察窗口（或出射狭缝）光学多道分析器原理oP焦距焦距 f缝平面缝平面G观察屏观察屏透镜透镜L dsin d 光栅衍射光栅衍射光栅方程光栅方程k=0,1,2,3中央中央k=0注意事项l半导体激光器不能承受电流或电压的突半导体激光器不能承受电流或电压的突变，连同好电路后需缓慢注入电流上升变，连同好电路后需缓慢注入电流上升不要超过不要超过65mA,完后电流调到最小。完后电流调到最小。l静电感应对半导体激光器有影响，如果静电感应对半导体激光器有影响，如果需要用手触摸半导体激光器外壳或电极需要用手触摸半导体激光器外壳或电极时，手须先触摸金属一下。时，手须先触摸金属一下。l大型设备的启动和关闭极易损坏半导体大型设备的启动和关闭极易损坏半导体激光器，遇此况时，先调电流为最小，激光器，遇此况时，先调电流为最小，然后在开关电器然后在开关电器。