《激光器的常用指标及半导体激光器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《激光器的常用指标及半导体激光器（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、激光器的常用性能指标1、激光器的门限电流与功率输出激光的输出光功率与驱动电流并不成直线比例关系。在门限电流（或称阈值电流） 以下，激光器工作于自发射，输出光功率极小，在门限电流以上，激光器工作于受激发射、 输出激光、功率随电流的增大而上升，基本上成直线对应关系，在实际应用中，我们要求门 限电流越小越好。激光器功率特性的线性程度对模拟光纤传输系统的非线性失真指标影响很 大。2、激光器的调制增益 激光器的调制增益是指输出光功率与输入射频驱动电流的比值，如 0.42mW/mA， 表示输入驱动电流1mA，输出0.42mW的光功率，调制增益一般越大越好。3、激光器的相对强度噪声RIN激光器的相对强度噪声
2、定义为单位频带宽度中噪声与输出光强的比值。常用dB/HZ 作单位，激光器的噪声主要来源于激光器内光子涨落的量子噪声，相对强度噪声是描述激光 器量子噪声特性的参数，我们希望它越小越好。4、激光器的线性范围激光器的线性范围指激光器能线性工作的最大范围，通常它越大越好，我们可以用 饱和电流（即激光器输出饱和时对应的激励电流，当激励电流超过饱和电流时，再加大激励， 也不能使输出光功率增加，这时可能会造成激光器的损坏）与阈值电流之差来近似的代表其 线性范围，实际上在线性范围内，激光器的输出光功率随注入电流变化的曲线，也不是绝对 的直线，我们总是希望它尽量接近直线，使其非线性失真指标尽可能小，当温度升高时
3、，阈 值电流以1%2%/ C的速度增大，而饱和电流则相应降低，使激光器的线性范围减小，因此在激光器内部要加温控装置，保持其工作稳定。5、带内平坦度普封装的激光器由于引线电感等分布参数的影响，频率响应并不理想，一般为1dB（750MHZ带宽），在CATV领域，激光器的封装形式一般为蝶形封装 这种封装引线最短。6、激光器的温度特性激光器的特性对温度相当敏感，随着结温的升高，其输出功率将降低，当结温过高 时，其输出功率将急剧减小，甚至损坏激光器，另外，随着结温的升高，其门限电流也将增 大，噪声增加，波长变化。因此为了使激光器能稳定工作，必须先控制结温，以免在给定偏 置电流下的输出光功率随环境温度变化
4、。在实用化的器件中，都装有用于温度控制和半导体 致冷器和热敏电阻。7、激光器的谱线宽度。谱线宽度是指激光器发出的激光波长的范围常用入来表示，激光器的谱线宽度越小，其单色性就越好，相应的输出特性也越好。8、激光器的交流等效输入阻抗激光器的交流等效输入阻抗和输入频率有关，RF输入信号的频率带宽应小于共振 频率FT ,否则，输入阻抗升高，将导致调制系数的骤然上升，增加非线性失真。低于共振 区的频率范围是一个平坦的曲线，这是可利用的频率范围，也就是我们平时所讲的光发的带 宽。除以上参数外，描述激光器的参数还有发光效率，激光器寿命，工作稳定性等。半导体激光器1、P-I 特性及阈值电流P-I特性揭示了 L
5、D输出光功率与注入电流之间的变化规律，是LD最重要的特性之由P-I曲线可知，LD是阈值型器件，随注入电流的不同而经历了几个典型阶段。 当注入电流较小时，有源区里不能实现粒子数反转，自发辐射占主导地位丄D发 射普通的荧光，光谱很宽，其工作状态类似于一般的发光二极管。 随着注入电流的加大，有源区里实现了粒子数反转，受激辐射开始占主导地位，但 当注入电流仍小于阈值电流时，谐振腔里的增益还不足以克服损耗，不能在腔内建 立起一定模式的振荡，LD发射的仅仅是较强的荧光，称为“超辐射”状态。 只有当注入电流达到阈值以后，才能发射谱线尖锐、模式明确的激光，光谱突然变 窄并出现单峰（或多峰）。2激光器线宽半导体
6、的激光器的线宽是多少？有的用nm表示，有的用Hz表示，计算公式是什么？ 经常会提到激光器的线宽0.0001 nm换算成“Hz ”是多少赫兹啊？线宽即为激光某一单独模式的光谱宽度，一般表达形式：nm，Hz，cm-1。该参数与激光本身的波长有关。例：比如波长为1064nm,线宽0.1 nm，则换算为Hz单位：3. 边模抑制比（SSR ）边模抑制比是指在发射光谱中，在规定的输出功率和规定的调制（或CW）时最高光谱峰值强度与次高光谱峰值强度之比。边模抑制比示意图4. 振荡腔应射+r腿井道谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方向的 光加以抑制。凡不沿谐振腔轴线运动的光子
7、均很快逸出腔外; 沿轴线运动的光子将在腔内继 续前进，并经两反射镜的反射不断往返运行产生振荡，运行时不断与受激粒子相遇而产生受 激辐射，沿轴线运行的光子将不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光 束，这就是激光。为把激光引出腔外，可把一面反射镜做成部分透射的，透射部分成为可利 用的激光，反射部分留在腔内继续增殖光子。光学谐振腔的作用有两个：一是提供反馈能量，二是选择光波的方向和频率。谐振腔内 可能存在的频率和方向称为本征模。两反射镜的曲率半径和间距（腔长）决定了谐振腔对本 征模的限制情况。不同类型的谐振腔有不同的模式结构和限模特性。5. 三种类型的量子级联激光器（QCL ）按振荡
8、腔设计的差异，QCL可以分为三大类：图1 : QCL的基本结构包括FP-QCL （上图）DFB-QCL （中图）和ECqcL （下图） 增益介质显示为灰色，波长选择机制为蓝色，镀膜面为橙色，输出光束为红色。1）FP-QCL :最简单的结构是F-P （法布里-珀罗）腔激光器（FP-QCL）在F-P结构 中，切割面（天然理解面）为激光提供反馈，有时也使用介质膜以优化输出。2 ）DFB-QCL :第二种结构是在QC芯片上直接刻分布反馈光栅。这种结构（DFB-QCL） 可以输出较窄的光谱，但是输出功率却比FP-QCL结构低很多。通过最大范围的温度调谐， DFB-QCL还可以提供有限的波长调谐（通过缓慢
9、的温度调谐获得1020cm-i的调谐范围， 或者通过快速注入电流加热调谐获得23cm-i的范围）图中光栅的周期为A，称为栅距。只有满足下式的那些特定波长的光才会受到强烈反射，从而实现动态单纵模工作下式也称为分布反馈条件(一般m取1 )ECqcL:将QC芯片和外腔结合起来 形成ECqcL。这种结构既可以提供窄光谱输出， 又可以在QC芯片整个增益带宽上(数百cm-1)提供快调谐(速度超过10ms)由于ECqcL 结构使用低损耗元件，因此它可在便携式电池供电的条件下高效运作。6. 三种类型的光通信激光器在常用的三种激光中，FP激光比DFB激光容易产生，但FP激光的光线较宽(1 nm), 波长的温度漂
10、移也较大(0.5nm/9),因此不适用于高速和/或远程应用。DFB激光的光线则相对较窄(0.04nm)，波长对温度的漂移也较小(0.1 nm/9)，因此就 比较适合高性能的通信应用。但DFB激光也有缺陷。首先，它工作在1500nm波段时很容 易产生啁啾，因此通常需要外加调制器(在 1300nm 波段此局限并不重要)；其次，它没有 FP或VCSEL激光那样容易产生，而且所需的阈值电流也比VCSEL激光大。VCSEL激光的优点是线宽较窄(0.35nm)且波长对温度漂移较小(0.06nm/9)。另外， VCSEL激光的阈值电流也较小(1mA)，在相同的输出功率下，它比DFB激光和FP激光的 效率更高，而且不像DFB激光那样容易产生啁啾。因而，即使速度为10Gbps的数据也可 以直接采用VCSEL激光调制。最后，比起其它激光，制造和调整准直VCSEL都比较容易， 这样就能够生产低成本基于VCSEL的收发器。这些特性看起来足以使VCSEL成为高性能 通信应用的理想解决方案。其中 850nm 的 VCSEL 已经获得大规模的应用，但是由于长波 长（1310nm、1550nm）的VCSEL具有输出功率不足以及制造工艺复杂等缺点，一直未能 获得大规模应用。
