半導體激光器綜合參數測試方法及其組件的研究.pdf

1、半導體激光器(LD)性能的高低是通過其特性參數表現出來的，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、生產商和用戶都需要根據自身需求，對LD的各項特性參數和指標進行精確測試，達到改進產品性能或掌握產品性能指標的目的。因此本課題就LD參數測試方法和測試設備進行了詳細的研究，為LD參數測試設備產業(yè)化提供必要的理論與技術依據。
　　 本文首先對LD綜合參數的測試方法和對LD組件系統(tǒng)地進行了介紹。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驅動電源作為LD的組件之一在LD工作中起著至關重要的作用。本文在傳統(tǒng)LD驅動電源的基礎上，設計了一種新型LD驅動電源，具有效率高，恒流范圍大等特點，目前已經被實際應用于激光輔助照明系統(tǒng)中。
　　 本文重點對LD的熱特性做了測試實驗，歸納并總結了LD的熱特性規(guī)律。重點對LD熱阻進行了實驗測試，發(fā)現LD在不同溫度下的PIV曲線、光譜曲線和遠場發(fā)散角是不同的，隨溫度升高分別表現為: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，光譜曲線表現為發(fā)生紅移，峰值波長變長，遠場特性表現為發(fā)散角變大，光束質量變壞。通過實驗測試得到LD的波長溫度系數k，采用波長紅移法計算LD的熱阻，結果表明熱阻值隨驅動電流變化區(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動電流區(qū)間內的統(tǒng)計平均值來衡量熱阻特性。
　　 LD遠場特性體現的是光束強度在空間幾何上的分布。本文主要針對傳統(tǒng)LD遠場測試

4、成本高的缺點，提出了探測器逐角掃描組合遠場法，即采用單片機控制水平電機和垂直電機，首先讓水平步進電機帶著光電探測器掃過LD光束的一個主軸，得到該軸上的光強分布數據，這些數據組合起來是一個二維光強分布曲線，然后讓垂直步進電機按照固定值α帶動LD在垂直面上轉動，每轉過α°，都讓光電探測器掃描一周，垂直電機轉過180°時，垂直電機和水平電機復位，同時所有測試數據會上傳至上位機進行存儲，上位機利用MATLAB軟件繪制出LD的三維光強分布圖，從而

5、完成LD的遠場測試，該遠場測試模塊可以認為是一種“新型LD遠場特性測試儀”。
　　 儀器硬件部分由51單片機控制模塊、光電轉換模塊、L298N電機驅動模塊、ADC0832模數轉換模塊、LD驅動電源模塊及電流顯示模塊組成。軟件部分由串口通信程序、步進電機驅動程序和模數轉換程序三部分組成。LD電源模塊和電流顯示模塊負責為LD提供驅動電流并實時顯示輸出電流值，電機驅動模塊驅動垂直電機與水平電機分別帶動LD和光電探測器以各自角度轉動，光