半導(dǎo)體激光器特性參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研制.pdf

1、隨著半導(dǎo)體激光器的制作工藝的完善和成本的降低，半導(dǎo)體激光器已被廣泛應(yīng)用于光纖通信、測(cè)量技術(shù)、激光測(cè)距、微細(xì)加工、激光雷達(dá)成像、醫(yī)療、生物工程等技術(shù)領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域中，使用者對(duì)半導(dǎo)體激光器的各項(xiàng)性能指標(biāo)越來(lái)越加關(guān)注。目前市場(chǎng)上的能夠測(cè)量半導(dǎo)體激光器的特性參數(shù)的儀器種類很多，但從測(cè)量種類、測(cè)量精度上有所不同，此類產(chǎn)品中，國(guó)外產(chǎn)品占多數(shù)，測(cè)量精度相對(duì)較高，但價(jià)格昂貴，只有專業(yè)廠家肯花錢配備此類產(chǎn)品，而對(duì)于一般用戶，則由于價(jià)格太高而較難推廣，因

2、此這些限制了人們對(duì)半導(dǎo)體激光器的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，因此如何開發(fā)出既使用方便，又能較準(zhǔn)確測(cè)量半導(dǎo)體參數(shù)的設(shè)備，具有重大意義。 半導(dǎo)體激光器的一般特性包括閾值特性、光譜性質(zhì)、光強(qiáng)分布、輸出功率和轉(zhuǎn)換效率、激光器的溫升和熱阻等。 目前對(duì)半導(dǎo)體激光器常見(jiàn)性能參數(shù)的測(cè)量，國(guó)內(nèi)的測(cè)量方法，有的采用獨(dú)立測(cè)試的手段，有的采用中科院半導(dǎo)體所的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，這些系統(tǒng)測(cè)量精度較高，但系統(tǒng)龐大，操作復(fù)雜，測(cè)量周期長(zhǎng)，使用價(jià)格昂貴，而且由于測(cè)量周期長(zhǎng)，

3、容易對(duì)器件造成損傷。目前國(guó)外的此種測(cè)量?jī)x器，大多外形小巧簡(jiǎn)潔，攜帶方便，且儀器所能測(cè)量的半導(dǎo)體激光器的種類較多，測(cè)量精度高、操作簡(jiǎn)單，測(cè)量周期短，不易損傷器件，但是此類儀器卻價(jià)格昂貴，很多公司和研究結(jié)構(gòu)只得望洋興嘆。因此現(xiàn)在市場(chǎng)上的此類測(cè)量?jī)x器很難推廣其使用，這樣便嚴(yán)重限制了人們對(duì)半導(dǎo)體激光器的研究和開發(fā)應(yīng)用。 針對(duì)這樣的市場(chǎng)情形，我們以較低的成本研制了半導(dǎo)體激光器特性參數(shù)測(cè)量裝置，它能夠方便、準(zhǔn)確地測(cè)量激光器的這些重要參數(shù)，并

4、根據(jù)測(cè)得的電壓—電流特性曲線和光功率—電流特性曲線對(duì)器件的質(zhì)量和性能作出評(píng)價(jià)。半導(dǎo)體激光器是一種閾值器件，當(dāng)注入電流低于閾值時(shí)，輸出光功率很小(熒光輸出)；當(dāng)電流達(dá)到閾值以上時(shí)，輸出光功率迅速增大(激光輸出)；LD的工作電流不能超過(guò)額定電流。在使用半導(dǎo)體激光器時(shí)，它的工作電流一定要大于閾值電流才能輸出激光；同時(shí)工作電流也應(yīng)小于額定電流，否則容易燒壞激光器。 本系統(tǒng)首先完成了對(duì)幾種典型半導(dǎo)體激光器的特性參數(shù)的測(cè)量，包括伏安特性，功

5、率—電流特性等，該測(cè)量系統(tǒng)由以單片機(jī)為核心的輸入輸出電路組成，系統(tǒng)工作時(shí)，半導(dǎo)體激光器在恒流源驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)調(diào)節(jié)電路參數(shù)，使激光器工作在不同的工作點(diǎn)上，然后將各工作點(diǎn)的電壓值通過(guò)A/D采樣和轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)據(jù)顯示在液晶上。 由于開發(fā)時(shí)間較短，我們沒(méi)有來(lái)得及作上位機(jī)的程序，但在測(cè)量裝置上留有通訊串口，以備將來(lái)擴(kuò)展之用。下位機(jī)的測(cè)量軟件采用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，程序中對(duì)光功率值的獲得采取多次采樣求平均值的方法，功率、管壓降、

6、驅(qū)動(dòng)電流等數(shù)值都實(shí)時(shí)顯示在測(cè)量系統(tǒng)的液晶屏上，數(shù)據(jù)處理采用曲線擬合的辦法，用數(shù)學(xué)工具M(jìn)ATLAB6.5完成擬合和曲線作圖，最終描出光滑的特性曲線，使對(duì)半導(dǎo)體激光器的特性一目了然，進(jìn)而判斷出激光器的性能情況。 我們測(cè)量激光器的參數(shù)，目的是更好的使用它，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)的測(cè)量裝置不僅能夠?qū)す馄鞯膮?shù)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)還可以把激光器作為應(yīng)用產(chǎn)品來(lái)應(yīng)用。光纖通信是對(duì)激光器的最有代表性的應(yīng)用，因此我們就以此為背景，同時(shí)開發(fā)了半導(dǎo)體激光器的調(diào)制