半導(dǎo)體激光器綜合參數(shù)測試方法及其組件的研究.pdf

1、半導(dǎo)體激光器(LD)性能的高低是通過其特性參數(shù)表現(xiàn)出來的，用戶對于LD的高可靠性和低成本的期望越來越高。無論是研發(fā)者、生產(chǎn)商和用戶都需要根據(jù)自身需求，對LD的各項(xiàng)特性參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行精確測試，達(dá)到改進(jìn)產(chǎn)品性能或掌握產(chǎn)品性能指標(biāo)的目的。因此本課題就LD參數(shù)測試方法和測試設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的研究，為LD參數(shù)測試設(shè)備產(chǎn)業(yè)化提供必要的理論與技術(shù)依據(jù)。
　　 本文首先對LD綜合參數(shù)的測試方法和對LD組件系統(tǒng)地進(jìn)行了介紹。LD組件是指除LD芯片外

2、，保證LD穩(wěn)定可靠工作所必須的電路及元器件。LD驅(qū)動(dòng)電源作為LD的組件之一在LD工作中起著至關(guān)重要的作用。本文在傳統(tǒng)LD驅(qū)動(dòng)電源的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新型LD驅(qū)動(dòng)電源，具有效率高，恒流范圍大等特點(diǎn)，目前已經(jīng)被實(shí)際應(yīng)用于激光輔助照明系統(tǒng)中。
　　 本文重點(diǎn)對LD的熱特性做了測試實(shí)驗(yàn)，歸納并總結(jié)了LD的熱特性規(guī)律。重點(diǎn)對LD熱阻進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試，發(fā)現(xiàn)LD在不同溫度下的PIV曲線、光譜曲線和遠(yuǎn)場發(fā)散角是不同的，隨溫度升高分別表現(xiàn)為:PI曲

3、線的斜率效率變小，外微分量子效率降低，閾值電流升高，光譜曲線表現(xiàn)為發(fā)生紅移，峰值波長變長，遠(yuǎn)場特性表現(xiàn)為發(fā)散角變大，光束質(zhì)量變壞。通過實(shí)驗(yàn)測試得到LD的波長溫度系數(shù)k，采用波長紅移法計(jì)算LD的熱阻，結(jié)果表明熱阻值隨驅(qū)動(dòng)電流變化區(qū)間的變化而變化，因此，對熱阻的測量需要給出熱阻的具體測試條件，或者用熱阻在不同驅(qū)動(dòng)電流區(qū)間內(nèi)的統(tǒng)計(jì)平均值來衡量熱阻特性。
　　 LD遠(yuǎn)場特性體現(xiàn)的是光束強(qiáng)度在空間幾何上的分布。本文主要針對傳統(tǒng)LD遠(yuǎn)場測試

4、成本高的缺點(diǎn)，提出了探測器逐角掃描組合遠(yuǎn)場法，即采用單片機(jī)控制水平電機(jī)和垂直電機(jī)，首先讓水平步進(jìn)電機(jī)帶著光電探測器掃過LD光束的一個(gè)主軸，得到該軸上的光強(qiáng)分布數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)組合起來是一個(gè)二維光強(qiáng)分布曲線，然后讓垂直步進(jìn)電機(jī)按照固定值α帶動(dòng)LD在垂直面上轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過α°，都讓光電探測器掃描一周，垂直電機(jī)轉(zhuǎn)過180°時(shí)，垂直電機(jī)和水平電機(jī)復(fù)位，同時(shí)所有測試數(shù)據(jù)會(huì)上傳至上位機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)，上位機(jī)利用MATLAB軟件繪制出LD的三維光強(qiáng)分布圖，從而

5、完成LD的遠(yuǎn)場測試，該遠(yuǎn)場測試模塊可以認(rèn)為是一種“新型LD遠(yuǎn)場特性測試儀”。
　　 儀器硬件部分由51單片機(jī)控制模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、LD驅(qū)動(dòng)電源模塊及電流顯示模塊組成。軟件部分由串口通信程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序和模數(shù)轉(zhuǎn)換程序三部分組成。LD電源模塊和電流顯示模塊負(fù)責(zé)為LD提供驅(qū)動(dòng)電流并實(shí)時(shí)顯示輸出電流值，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)垂直電機(jī)與水平電機(jī)分別帶動(dòng)LD和光電探測器以各自角度轉(zhuǎn)動(dòng)，光