半导体激光特性实验.ppt

半导体激光特性实验,实验目的,通过实验熟悉半导体激光器的光学特性掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节掌握WGD-6光学多道分析器的使用,半导体激光器的优点和应用,体积小，寿命长其工作电压与集成电路兼容，因而可与之单片集成可用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出光通讯、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、报警器,自发辐射,受激辐射,一般激光器,激光工作介质：气体、液体、固体、半导体-粒子数反转激励源：泵浦、抽运 电激励：用气体放电的方法利用具有动能的电子激发介质原子 光激励：脉冲光源照射工作介质 热激励 化学激励谐振腔：光学谐振腔放大雪崩,半导体激光器的基本结构,PN结在n型衬底生长p型层,材料：GaAs、InP,P、N区欧姆接触，使激励电流能通过,有源区，厚度0.2微米，形成介质波导共振腔,基本结构,伏安特性,半导体激光器的P-I特性,阈值,横模,侧横场,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，对常用的GaAs异质结激光器的GaAs晶面对TE模的反射率大于对偏振方向垂直于波导层的TM模的反射率，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-珀罗干涉,实验仪器,实验内容,1、半导体激光器的P-I特性用半导体激光器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,2、半导体激光器的发散角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,3、偏振度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,4、光谱特性将半导体激光器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 M1：反射镜 M2：反射式准光镜 M3：物镜 M4：物镜 G：平面衍射光栅 P：观察窗口（或出射狭缝）,光学多道分析器原理,光栅衍射,光栅方程,k=0,1,2,3中央k=0,注意事项,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不要超过65mA,完后电流调到最小。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时，手须先触摸金属一下。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，然后在开关电器。,