半導體激光器P

太原理工大學現(xiàn)代科技學院課程實驗報告專業(yè)班級 學 號 姓 名 指導教師 實驗名稱 同組人專業(yè)班級學號姓名成績: 、實驗目的:: 1.學習半導體激光器發(fā)光原理和光纖一通信中激光光源工作原理:… 2..了解半導體激光器平均輸出光_功室與注入驅動電流一的關系裝… 3.掌握坐昱體激光器E（平均發(fā)送光功率）-1（注入電流）曲線的測試方法: 一、 實驗儀器TOC\o"1-5"\h\zZY12OFCom13BG型光纖通信原理實驗箱 1.臺.光功率計 1.臺.FC/PC-FC/PC單模光跳線 1.根萬用表 L臺.連接導線 一20根三、實驗原理… ……半導體激光二極聳QD）或簡稱半導體激光器，它通過受激輻射發(fā)光，（處于高能級E2的電子在光場的: 感應下發(fā)射一個和感應光壬一虹樣的光子，而躍遷到低能級與，,這個過程稱為光的受激輻射。所謂一模:一樣，,是指發(fā)射光子和感應光王?不僅頻率相同，,而且相位、偏振方向和傳播方向都相同，,它和感應光壬是線: 相壬的危是一種閾值器件。由于受激輻射與自發(fā)輻射的本質(zhì)不同_，,導致了半導體激光器不僅能產(chǎn)生高功率（WLOmW）輻射，…而且輸出光發(fā)散角窄（垂直發(fā)散角為30=50°,…水平發(fā)散角為_0一=30°）…與單模光纖的耦合效率高（約一30%一=50%）…輻射光譜線窄一以AM0,1=1_.0nm）_,適用壬高比特工作，載流壬復合壽命短，,能進行高速信號（＞20GHz）直接M制，非常^合于作高速長距離光纖通信系統(tǒng)的光源。P項特性是選擇半導體激光器的重要依據(jù)。一在選擇時，應選閾值電流虹盡可能小，,如對應一P值小，而且沒有扭折點的半導體激光器，這樣的激光器工作電流小一，,工作穩(wěn)定性高，,消光比（測試方法見實驗四）一大IthIth而且不易產(chǎn)生光信號失真。并且要求P-I-曲線的斜率適一當。一斜室太小，則要求驅動信號太大，始驅動電路帶來麻煩；斜率太太，,則會出現(xiàn)光反射噪聲及使自動光功率控制環(huán)路調(diào)整困難。半導體激光器具有高功率密度和極高量壬效率的特點，微小的電流變化會導致光功率輸出變化，是光纖通信中最重要的一種光源，,半導體激光器可以看作為一種光學振蕩器，要形一成光的振蕩，就必須要有光放大機制，一也即激活介質(zhì)處壬粒子數(shù)反轉分布，而且產(chǎn)生的增益足以抵消所有的損耗。將開始出現(xiàn)凈增益的條件稱為一閾值條件。一般用注入電流值來標定閾值條件，也即閾值電流I由，當輸入電流小壬％.時，一其輸出光為韭相干的熒光，類似于LED發(fā)出的光，,當電流大于扁時，一輸出光為激光，且輸入電流和輸出光功率成線性關系?！搶嶒灳褪菍υ摼€性關系進行測量，以測試半導體激光器的蛭線性關系。在實驗中所用至M導體激光器輸出波長為1310nm，帶尾纖及一FC一型接口一?！雽w激光器作為光纖通信中應用的主要光源，其性能指標直接影響到系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的質(zhì)量,因此一巴1一特性曲線的測試了解激光器性能是韭常重要的一。…半導體激光器驅動電流的確定是通過測量串聯(lián)在電路中的R110上電壓值??！娐分械尿寗与娏髟跀?shù)值上等壬RLlO-兩端電壓與電阻值之比。為了測試更加精確，,實驗中先用萬用.表測出RL1Q的精確值（將BM1、BM2一都?撥到中檔，用萬用表的歐姆檔測T103、T104之間的電阻），,計算得出半導體激光器的驅動一電流，…然后用光功率計測得一定驅動電流下半導體激光器發(fā)出激光的功率,，叢而完成P-I特性的測試。并可根據(jù)衛(wèi)-I特性得出坐導體激光器的斜率效率。P(mW)I(mA)四、 實驗內(nèi)容測量半導體激光器輸出功室和注入電流」并畫出衛(wèi)-I關系曲線。根據(jù)P-I特性曲線，找出半導體激光器閾值電流，計算半導體激光器斜率效室。五、 實驗步驟及結果將光發(fā)模塊中的可調(diào)電阻W101逆時針旋轉_到底，使數(shù)字驅動電流達到最小值。用萬用表測得_母一1_0一電阻值，找出所測電壓與半導體激光器驅動電流之間的關系.（V=IR11）^.經(jīng)實驗測得...R110=1.8.n撥動雙刀三擲開關，BM1選擇到半導體激光器數(shù)字驅動，BM2選擇到1310。旋開光發(fā)端機光纖輸出端口…（13_10皿工）一防塵帽，一用FC-FC光纖跳線將半導體激光器與光功率讓輸入端連接起來，并將光功率計測量波長調(diào)整到1310nm檔。連接導線：將T502與T101連接。連接好實驗箱電源，…先開交流電源開關，再開直流電源開關…即按下K0L…K02（電源模塊），并打開光發(fā)模塊（舊0）一和數(shù)字信號源（瞭0）…的直流電源。用萬用表測量R11_Q兩端電壓（紅表筆插工103,黑表筆插T104）。慢慢調(diào)節(jié)電位器W101,使所測得的電壓為下表中數(shù)值，依次測量對應的光功率值，并將測得的數(shù)據(jù)填入下表。做完實驗后先關閉光發(fā)模塊電源*10）,然后依次關掉各直流開關（一電源模塊），一以及交流電開關。拆下光跳線及光功率讓，…用防塵帽蓋住實驗箱半導體激光器光纖輸出端口…將實驗箱還原。將各儀器設備擺放整齊。六、實驗報告1.根據(jù)實驗記錄數(shù)據(jù)，算出半導一體激光器驅動一電流，畫出相應的光功率與注入電流的關系曲線。(測得電阻為一17Q)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?噸.6&.6181籃.7甌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.根據(jù)所畫的P-I特性曲線，找出半導體激光器閾值電流加的大小。3.根據(jù)P-I特性曲線，求出半導體激光器的斜率效率。注意事項七、1.半導體激光器驅動電流不可超過40mA，查則有燒毀邀光器的危險。2.由于光功室計，光跳線等光學器件的插頭屬易損件，使用時應輕拿輕放，切忌用力過大。八、思考題1.試說明半昱體激光器發(fā)光工作原理。半導體激光器工作原理是激勵方式，利用半導體物質(zhì)一（既利用一電子）在能帶間躍遷發(fā)光，用坐導體晶體的解理面形成兩個平行反射鏡面作為反射鏡，組成諧振腔，使光振蕩一、…反饋一、…產(chǎn)生光的輻射放大，輸出激光。半導體激光二極管（LD）或簡稱半導體激光器，它通過受激輻射發(fā)光，,（處壬高能級一E2的電壬在光場的感應下發(fā)射一個和感應光子一模一樣的光子，而躍遷到低能級鳥，這個過一程稱為光的受激輻射2,環(huán)境溫度的改變對半導體激光器如一特性有何影響？隨著溫度的上升，一閾值電流越來越大，…功率隨電流變化越來越緩慢。,,3,…分析以半導體激光器為光源的光纖通信系統(tǒng)中，…半導體激光器P-I特性對系統(tǒng)傳輸性能的影響。 …當注入電流較小時，激活區(qū)不能實現(xiàn)粒壬束反轉，自發(fā)發(fā)射占主導地位。，激光器發(fā)射普通的熒光。隨著注入電流的增加，激活器里實現(xiàn)了粒子束反轉，受激輻射占主導地位。但當注入電流小于閾值電流時，諧振腔內(nèi)一的增益還不足_以克服如允質(zhì)的吸收、…鏡面反射不完全等引起的諧振腔的損耗時，丕能在腔內(nèi)一建立起振蕩，激光器只發(fā)射較強熒光。只有當注入電流大壬閾值電流時，才能產(chǎn)生功率很強的激光。九、 實驗感想 在這次實驗中，我學到很多東西，加強了我的動手能力，并且培養(yǎng)了我的獨立思考能力。在實驗