第一部分半導(dǎo)體激光器簡介第二部分半導(dǎo)體激光器基本工藝第三部分半導(dǎo)體激光器光電參數(shù)第四部分半導(dǎo)體激光器可靠性半導(dǎo)體激光二極管1/5/20231第一部分半導(dǎo)體激光二極管12/29/202213、激光器參數(shù)種類3.1電學(xué)參數(shù)閾值電流--Ith正向電流--IF正向電壓—VF反向電壓—VBR半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>

1/5/202323、激光器參數(shù)種類半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>12/29/20微分串聯(lián)電阻—Rs監(jiān)視電流—ImMPD暗電流--ID

半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>

1/5/20233微分串聯(lián)電阻—Rs半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>12/29/23.2光學(xué)參數(shù)輸出功率--Po峰值波長--λp光譜半寬—Δλ邊模抑制比—SMSR(僅對DFBLD)光束半角—θ消光比—EXT半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>

1/5/202343.2光學(xué)參數(shù)半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>12/29/2023.3熱學(xué)參數(shù)LD熱阻：RTLD特征溫度：T0

發(fā)射波長與溫度的關(guān)系參數(shù)：Δλ(nm/℃)半導(dǎo)體激光二極管<熱學(xué)參數(shù)>

1/5/202353.3熱學(xué)參數(shù)半導(dǎo)體激光二極管<熱學(xué)參數(shù)>12/29/3.3其它參數(shù)跟蹤誤差--TE相對強度噪聲--RIN上升/下降時間—tr/tf載止頻率--fc半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>

1/5/202363.3其它參數(shù)半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>12/29/204.參數(shù)說明4.1Ith—閾值電流定義：在正向電流注入下，LD開始振蕩(開始發(fā)出激光)時所需要的電流測量Ith的方法有三：雙斜率法—兩條直線延長線交點所對應(yīng)電流軸的電流遠(yuǎn)埸法—用變象管熒屏觀察光譜法—從發(fā)射的光譜圖上確定Ith半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/202374.參數(shù)說明半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>12/29/20典型P-I/V-I/I-Im曲線達(dá)到閾值時的必要條件式中：αi腔體內(nèi)部損耗系數(shù)L：LD腔長R1R2：LD端面反射系數(shù)半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/20238典型P-I/V-I/I-Im曲線半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>4.2IF--工作電流定義：在規(guī)定激光器的輸出功率下所對應(yīng)電流軸的電流值(IF=Ith+ΔI)半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/202394.2IF--工作電流半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>124.3VF/Vop--正向?qū)妷?正向工作電壓定義：

在正向驅(qū)動電流IF=1mA時所對應(yīng)X軸交點處的值即為VF在正向驅(qū)動電流IF=Ith+20mA時所對應(yīng)X軸交點處的值即為Vop半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/2023104.3VF/Vop--正向?qū)妷?正向工作電壓半導(dǎo)體激光VF/VOP:正向?qū)妷?正向工作電壓半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/202311VF/VOP:正向?qū)妷?正向工作電壓半導(dǎo)體激光二極管<電4.4VBR/IR--反向擊穿電壓/反向電流定義：在規(guī)定的反向電流下所對應(yīng)于U軸(x軸)的反向電壓值就是VBR在規(guī)定的反向電壓下所對應(yīng)于I軸(y軸)的電流就是反向電流IR(μA)半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/2023124.4VBR/IR--反向擊穿電壓/反向電流半導(dǎo)體激光二極VBR:反向擊穿電壓半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

VBR1/5/202313VBR:反向擊穿電壓半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>VBR124.6RS微分串聯(lián)電阻(單位：Ω)半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

ΔVΔII-VP-II-Im1/5/2023144.6RS微分串聯(lián)電阻(單位：Ω)半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參公式表達(dá)式為：

從式中可以看出：要想降低Rs，就必須減小ΔV要想減小ΔV，就必須提高表面濃度和增加表面接觸面積以及提高表面附著力半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/202315公式表達(dá)式為：半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>4.7Im:監(jiān)視電流(單位：μA)通過MPD檢測到的LD在規(guī)定(Ith+20mA)的光輸出功率下，在給定的MPD反向電壓(Vb=5V)時所檢測到的LD背向輸出光功率的光電流值作用：在模塊應(yīng)用中執(zhí)行自動功率控制（APC）取值：Ｉm=300～800μA半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/2023164.7Im:監(jiān)視電流(單位：μA)半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參4.8Id:MPD暗電流(單位為nA)它是指MPD無光照時，在規(guī)定的反向電壓(Vb=5V)下所產(chǎn)生的熱電流—為暗電流。暗電流與溫度呈線性增加，與足夠大的反向偏壓無關(guān)(即：Vb＜VBR情況)。半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/2023174.8Id:MPD暗電流(單位為nA)半導(dǎo)體激光二極管<電4.9Po：光輸出功率(單位：mW)定義：當(dāng)LD正向偏置時，在規(guī)定的工作電流（Ith+20mA）下所探測到的輸出光功率值

半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

P-IIth=6.9mAPo=5.6mW1/5/2023184.9Po：光輸出功率(單位：mW)半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)4.10Pth：閾值光輸出功率(單位mW)定義：閾值以下自發(fā)輻射的光輸出功率定義為閾值光輸出功率

半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/2023194.10Pth：閾值光輸出功率(單位mW)半導(dǎo)體激光二極管4.11ηd：外微分量子效率(單位：mW/mA)定義：閾值以上P-I曲線線性段dI/dP之比，它是衡量器件把注入的電子-空穴對轉(zhuǎn)換成向外發(fā)射光子(輸出功率)的效率。用公式可表示為：式中：η受激—受激發(fā)射的內(nèi)量子效率αi—腔體內(nèi)部損耗L–器件腔長R—器件端面反射半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/2023204.11ηd：外微分量子效率(單位：mW/mA)半導(dǎo)體激光4.11ηd：外微分量子效率(單位：mW/mA)ηi為內(nèi)微分量子效率;αi為腔體損耗;L為激光器腔長;R為腔體端面反射率;Г為光限制因子;A、B為增益系數(shù);d為有源層厚度。從式(3)可以看出,要降低Jth就要減小d和增大Г,以及增大L。但是,我們從圖5中可以看出,要想增大Г則需要增大d。因而,要同時減小和增大Γ是不可能的。同樣,增加L可以降低Jth,但是從式(4)可知,增加L不會使ηD降低,因此對結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇就需要兼顧Jth和d,我們?nèi)=1.0～1.5,L=400～500μm。半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)>

1/5/2023214.11ηd：外微分量子效率(單位：mW/mA)半導(dǎo)體激光ηd：外微分量子效率半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202322ηd：外微分量子效率半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

124.12λp/λc/λmean/Δλ：峰值波長/中心波長/平均波長/光譜半寬

定義：在LD規(guī)定的光輸出功率下，光譜內(nèi)若干發(fā)射模式中最大強度的光譜波長被定義為峰值發(fā)射波長在發(fā)射光譜中，連接-3dB最大幅度值線段的中心點所對應(yīng)的波長定義為中心波長在發(fā)射光譜中，將幅度大于峰值2%的所有光譜模式的加權(quán)平均值定義為平均波長在LD規(guī)定的光輸出功率下，主模中心波長的最大峰值功率下降-3dB時的

最大全寬定義為光譜半寬。

半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/2023234.12λp/λc/λmean/Δλ：峰值波長/中注：對于F-PLD，ITU－T－957建議的最大均方根（RMS）定義為光譜寬度對于DFBLD，ITU－T－957建議的最大-20dB寬度為光譜寬度但是，通常我們是3dB時候來確定光譜寬度注：ITU-T--國際電信聯(lián)合會半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202324注：半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>12/29/F-P腔光譜曲線圖半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202325F-P腔光譜曲線圖半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>12/29/DFB光譜曲線圖半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202326DFB光譜曲線圖半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>12/29/2λ:LD波長半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

式中：h—普朗克常數(shù)：6.626x10-34e—電子電荷：1.6x10-19c—光速：≈3×105Km/sEg—半導(dǎo)體材料帶隙能量(該參數(shù)與摻雜有關(guān)，如1310nmLD，хIn=0.26mg)λp=850nm情況，Eg=1.46eVλp=1310nm情況，Eg=0.95eVλp=1550nm情況，Eg=0.8eV1/5/202327λ:LD波長半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

12/29/20λc:中心波長λ1：為第一個峰值波長Ei：為第i個峰值的能量半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202328λc:中心波長半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>:平均波長定義：是指所有光譜模式的加權(quán)平均值，把幅射度大于峰值2%的模式均計入λn：為第n個波長Pn：為第n個波長的功率半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202329:平均波長半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

Δλ：光譜半寬(FullWidthatHalfMaximum-FWHM)

n:材料介質(zhì)折射率從式中可以看出Δλ與LD腔長有關(guān)

半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202330Δλ：光譜半寬(FullWidthatHalfMaxSigmaσ：光譜半寬(單位：nm)對于FPLD類產(chǎn)品來說，ITU-T-957建議用最大均方根(RMS)寬度定義為光譜寬度。

λi—為第i個峰值的波長

Pi—為第i個峰值的功率

Po—為所有峰值的功率

半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202331Sigmaσ：光譜半寬(單位：nm)半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)θ:光束半寬

θ∥:空間光束平行于LDPN結(jié)結(jié)平面方向最大強度下降3dB時所對應(yīng)的全寬度定義為平行發(fā)散角θ⊥：空間光束垂直于LDP-N結(jié)結(jié)平面方向最大強度下降3dB時所對應(yīng)的全寬度定義為垂直發(fā)散角用公式表示為：從式中可知：空間光束半寬度與有源層d和有源層寬W有關(guān)，d與W赿大，θ∥和θ⊥就赿小半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202332θ:光束半寬半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

θ:光束空間遠(yuǎn)埸結(jié)構(gòu)示意圖

半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202333θ:光束空間遠(yuǎn)埸結(jié)構(gòu)示意圖半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>4.15SMSR：邊模抑制比(單位：dB)(僅對于DFBLD而言)定義：是指在發(fā)射光譜中，在規(guī)定的輸出光功率和規(guī)定的調(diào)制(或CW)時最高光譜強度與次高光譜強度之比根據(jù)ITU-T-G957要求SMSR≥30dB半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/2023344.15SMSR：邊模抑制比(單位：dB)半導(dǎo)體激光二極管SMSR曲線說明半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202335SMSR曲線說明半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>4.13熱學(xué)參數(shù)4.13.1LD熱阻：RT(單位：℃/W)RT

定義為加在器件單位電功率所引起的結(jié)溫升

半導(dǎo)體激光二極管<熱學(xué)參數(shù)>

式中:Tj結(jié)區(qū)溫度;THS熱沉溫度;Pi注入電功率;IF正向注入電流;VF正向結(jié)壓降。1/5/2023364.13熱學(xué)參數(shù)半導(dǎo)體激光二極管<熱學(xué)參數(shù)>

從上式可知,只要測量出結(jié)溫升ΔTj和正向注入電流IF以及正向結(jié)壓降VF值,就可計算出RT值對結(jié)溫升ΔTj的測量,一般有兩種方法:1)正向壓降法正向壓降法,是根據(jù)已知的結(jié)電壓隨結(jié)溫溫度變化的關(guān)系,測量出結(jié)電壓的變化來計算結(jié)溫升。這種方法簡單易行,但測量結(jié)果誤差較大。2)光譜漂移法光譜漂移法,是根據(jù)已知的螢光峰值波長隨結(jié)溫變化的關(guān)系,通過測量峰值波長的變化來計算結(jié)溫升。這種方法的測量系統(tǒng)較復(fù)雜,但好處在于重復(fù)好,數(shù)據(jù)可靠。這種測量方法,是在大電流下進(jìn)行的,可以忽略在小電流下的泄漏電流所引起的誤差。

半導(dǎo)體激光二極管<熱學(xué)參數(shù)>

1/5/202337從上式可知,只要測量出結(jié)溫升ΔTj和正向4.13.3波長與溫度的關(guān)系：Δλ/ΔT(單位：nm/℃)

峰值波長隨溫度的改變Δλp/ΔT：對F-P-LD，當(dāng)激光器的溫度升高時，有源區(qū)的帶隙將變窄，同時波導(dǎo)層的有效折射率發(fā)生改變，峰值波長將向長波長方向移動。約為0.4~0.5nm/℃。對DFB-LD，激射波長主要由光柵周期和等效折射率決定，溫度升高時光柵周期變化很小，所以Δλp/ΔT小于0.1nm/℃。

半導(dǎo)體激光二極管<熱學(xué)參數(shù)>

1/5/2023384.13.3波長與溫度的關(guān)系：Δλ/ΔT(單位：nm/℃)4.14其它參數(shù)4.14.1Er：跟蹤誤差(單位：dB)

定義：是指在兩種不同環(huán)境溫度下LD的光輸出功率的比值，它是衡量器件(組件)的工作穩(wěn)定性的重要參數(shù)之一。要求Er≤1.5dB

Tc—LD管殼溫度Po—LD輸出功率Im—MPD監(jiān)視電流

半導(dǎo)體激光二極管<其它參數(shù)>

1/5/2023394.14其它參數(shù)半導(dǎo)體激光二極管<其它參數(shù)>12/29/4.14.2LD啁啾(對于CATV系統(tǒng)用DFB-LD而言)解釋：當(dāng)調(diào)制速率高達(dá)數(shù)Gbit/s的條件下，輻射波長在調(diào)制脈沖的上升沿時向短波方向漂移；而在脈沖下降沿時向長波方向漂移，這種現(xiàn)象就稱為“啁啾”效應(yīng)。通常情況用二階失真--CSO表示CSO≈60dBc缺點：惡化光纖通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量限制通信的中繼距離引起線寬展寬半導(dǎo)體激光二極管<其它參數(shù)>

1/5/2023404.14.2LD啁啾(對于CATV系統(tǒng)用DFB-LD而言)4.16EXT：消光比定義：規(guī)定光輸出功率Po與閾值電流Ith處的輻射光功率Pth之比要求EXT≥9dB半導(dǎo)體激光二極管<其它參數(shù)>

1/5/2023414.16EXT：消光比半導(dǎo)體激光二極管<其它參數(shù)>12/4.17tr/tf：上升/下降時間定義：激光器在調(diào)制狀態(tài)時相對脈沖波形幅度從10%上升到90%時所需的的工作時間為上升時間tr從90%下降到10%時所需的時間為下降時間tf半導(dǎo)體激光二極管<其它參數(shù)>

1/5/2023424.17tr/tf：上升/下降時間半導(dǎo)體激光二極管<其它參tr/tf：上升/下降時間半導(dǎo)體激光二極管<其它參數(shù)>

1/5/202343tr/tf：上升/下降時間半導(dǎo)體激光二極管<其它參數(shù)>124.18RIN:相對強度噪聲(僅對CATV用LD而言)定義：每赫茲帶寬激光光強波動的均方根值與平均光功率之比

(對于CATV傳輸而言，要求RIN≤-150dB/Hz)

式中：ΔP—光強度波動功率P—平均光強度功率半導(dǎo)體激光二極管<其它參數(shù)>

1/5/2023444.18RIN:相對強度噪聲(僅對CATV用LD而言)半導(dǎo)4.19fc:載止頻率定義：截止頻率就是調(diào)制包絡(luò)線下降3dB所對應(yīng)的點的頻率。半導(dǎo)體激光二極管<其它參數(shù)>

1/5/2023454.19fc:載止頻率半導(dǎo)體激光二極管<其它參數(shù)>125LD的調(diào)制方式調(diào)制信號

信號強弱半導(dǎo)體激光二極管<調(diào)制>

1/5/2023465LD的調(diào)制方式半導(dǎo)體激光二極管<調(diào)制>12/29/2強度調(diào)制(或調(diào)制深度)

LD輸出光功率的調(diào)制深度是指最大調(diào)制光功率和最小調(diào)制光功率之差值。通常它被表示為光功率的百分?jǐn)?shù)。它是通過眼圖而獲得的參數(shù)之一。偏置電流是在Ith之上。驅(qū)動電流置于能產(chǎn)生50%是最大額定輸出功率。注：強度調(diào)制和頻率調(diào)制會導(dǎo)致譜線的動態(tài)展寬半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>

1/5/202347強度調(diào)制(或調(diào)制深度)半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>12/29/LD的調(diào)制特性半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>

1/5/202348LD的調(diào)制特性半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>12/29/2022第一部分半導(dǎo)體激光器簡介第二部分半導(dǎo)體激光器基本工藝第三部分半導(dǎo)體激光器光電參數(shù)第四部分半導(dǎo)體激光器可靠性半導(dǎo)體激光二極管1/5/202349第一部分半導(dǎo)體激光二極管12/29/202213、激光器參數(shù)種類3.1電學(xué)參數(shù)閾值電流--Ith正向電流--IF正向電壓—VF反向電壓—VBR半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>

1/5/2023503、激光器參數(shù)種類半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>12/29/20微分串聯(lián)電阻—Rs監(jiān)視電流—ImMPD暗電流--ID

半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>

1/5/202351微分串聯(lián)電阻—Rs半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>12/29/23.2光學(xué)參數(shù)輸出功率--Po峰值波長--λp光譜半寬—Δλ邊模抑制比—SMSR(僅對DFBLD)光束半角—θ消光比—EXT半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>

1/5/2023523.2光學(xué)參數(shù)半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>12/29/2023.3熱學(xué)參數(shù)LD熱阻：RTLD特征溫度：T0

發(fā)射波長與溫度的關(guān)系參數(shù)：Δλ(nm/℃)半導(dǎo)體激光二極管<熱學(xué)參數(shù)>

1/5/2023533.3熱學(xué)參數(shù)半導(dǎo)體激光二極管<熱學(xué)參數(shù)>12/29/3.3其它參數(shù)跟蹤誤差--TE相對強度噪聲--RIN上升/下降時間—tr/tf載止頻率--fc半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>

1/5/2023543.3其它參數(shù)半導(dǎo)體激光二極管<參數(shù)>12/29/204.參數(shù)說明4.1Ith—閾值電流定義：在正向電流注入下，LD開始振蕩(開始發(fā)出激光)時所需要的電流測量Ith的方法有三：雙斜率法—兩條直線延長線交點所對應(yīng)電流軸的電流遠(yuǎn)埸法—用變象管熒屏觀察光譜法—從發(fā)射的光譜圖上確定Ith半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/2023554.參數(shù)說明半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>12/29/20典型P-I/V-I/I-Im曲線達(dá)到閾值時的必要條件式中：αi腔體內(nèi)部損耗系數(shù)L：LD腔長R1R2：LD端面反射系數(shù)半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/202356典型P-I/V-I/I-Im曲線半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>4.2IF--工作電流定義：在規(guī)定激光器的輸出功率下所對應(yīng)電流軸的電流值(IF=Ith+ΔI)半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/2023574.2IF--工作電流半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>124.3VF/Vop--正向?qū)妷?正向工作電壓定義：

在正向驅(qū)動電流IF=1mA時所對應(yīng)X軸交點處的值即為VF在正向驅(qū)動電流IF=Ith+20mA時所對應(yīng)X軸交點處的值即為Vop半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/2023584.3VF/Vop--正向?qū)妷?正向工作電壓半導(dǎo)體激光VF/VOP:正向?qū)妷?正向工作電壓半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/202359VF/VOP:正向?qū)妷?正向工作電壓半導(dǎo)體激光二極管<電4.4VBR/IR--反向擊穿電壓/反向電流定義：在規(guī)定的反向電流下所對應(yīng)于U軸(x軸)的反向電壓值就是VBR在規(guī)定的反向電壓下所對應(yīng)于I軸(y軸)的電流就是反向電流IR(μA)半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/2023604.4VBR/IR--反向擊穿電壓/反向電流半導(dǎo)體激光二極VBR:反向擊穿電壓半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

VBR1/5/202361VBR:反向擊穿電壓半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>VBR124.6RS微分串聯(lián)電阻(單位：Ω)半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

ΔVΔII-VP-II-Im1/5/2023624.6RS微分串聯(lián)電阻(單位：Ω)半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參公式表達(dá)式為：

從式中可以看出：要想降低Rs，就必須減小ΔV要想減小ΔV，就必須提高表面濃度和增加表面接觸面積以及提高表面附著力半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/202363公式表達(dá)式為：半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>4.7Im:監(jiān)視電流(單位：μA)通過MPD檢測到的LD在規(guī)定(Ith+20mA)的光輸出功率下，在給定的MPD反向電壓(Vb=5V)時所檢測到的LD背向輸出光功率的光電流值作用：在模塊應(yīng)用中執(zhí)行自動功率控制（APC）取值：Ｉm=300～800μA半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/2023644.7Im:監(jiān)視電流(單位：μA)半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參4.8Id:MPD暗電流(單位為nA)它是指MPD無光照時，在規(guī)定的反向電壓(Vb=5V)下所產(chǎn)生的熱電流—為暗電流。暗電流與溫度呈線性增加，與足夠大的反向偏壓無關(guān)(即：Vb＜VBR情況)。半導(dǎo)體激光二極管<電學(xué)參數(shù)>

1/5/2023654.8Id:MPD暗電流(單位為nA)半導(dǎo)體激光二極管<電4.9Po：光輸出功率(單位：mW)定義：當(dāng)LD正向偏置時，在規(guī)定的工作電流（Ith+20mA）下所探測到的輸出光功率值

半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

P-IIth=6.9mAPo=5.6mW1/5/2023664.9Po：光輸出功率(單位：mW)半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)4.10Pth：閾值光輸出功率(單位mW)定義：閾值以下自發(fā)輻射的光輸出功率定義為閾值光輸出功率

半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/2023674.10Pth：閾值光輸出功率(單位mW)半導(dǎo)體激光二極管4.11ηd：外微分量子效率(單位：mW/mA)定義：閾值以上P-I曲線線性段dI/dP之比，它是衡量器件把注入的電子-空穴對轉(zhuǎn)換成向外發(fā)射光子(輸出功率)的效率。用公式可表示為：式中：η受激—受激發(fā)射的內(nèi)量子效率αi—腔體內(nèi)部損耗L–器件腔長R—器件端面反射半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/2023684.11ηd：外微分量子效率(單位：mW/mA)半導(dǎo)體激光4.11ηd：外微分量子效率(單位：mW/mA)ηi為內(nèi)微分量子效率;αi為腔體損耗;L為激光器腔長;R為腔體端面反射率;Г為光限制因子;A、B為增益系數(shù);d為有源層厚度。從式(3)可以看出,要降低Jth就要減小d和增大Г,以及增大L。但是,我們從圖5中可以看出,要想增大Г則需要增大d。因而,要同時減小和增大Γ是不可能的。同樣,增加L可以降低Jth,但是從式(4)可知,增加L不會使ηD降低,因此對結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇就需要兼顧Jth和d,我們?nèi)=1.0～1.5,L=400～500μm。半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)>

1/5/2023694.11ηd：外微分量子效率(單位：mW/mA)半導(dǎo)體激光ηd：外微分量子效率半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202370ηd：外微分量子效率半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

124.12λp/λc/λmean/Δλ：峰值波長/中心波長/平均波長/光譜半寬

定義：在LD規(guī)定的光輸出功率下，光譜內(nèi)若干發(fā)射模式中最大強度的光譜波長被定義為峰值發(fā)射波長在發(fā)射光譜中，連接-3dB最大幅度值線段的中心點所對應(yīng)的波長定義為中心波長在發(fā)射光譜中，將幅度大于峰值2%的所有光譜模式的加權(quán)平均值定義為平均波長在LD規(guī)定的光輸出功率下，主模中心波長的最大峰值功率下降-3dB時的

最大全寬定義為光譜半寬。

半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/2023714.12λp/λc/λmean/Δλ：峰值波長/中注：對于F-PLD，ITU－T－957建議的最大均方根（RMS）定義為光譜寬度對于DFBLD，ITU－T－957建議的最大-20dB寬度為光譜寬度但是，通常我們是3dB時候來確定光譜寬度注：ITU-T--國際電信聯(lián)合會半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202372注：半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>12/29/F-P腔光譜曲線圖半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202373F-P腔光譜曲線圖半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>12/29/DFB光譜曲線圖半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202374DFB光譜曲線圖半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>12/29/2λ:LD波長半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

式中：h—普朗克常數(shù)：6.626x10-34e—電子電荷：1.6x10-19c—光速：≈3×105Km/sEg—半導(dǎo)體材料帶隙能量(該參數(shù)與摻雜有關(guān)，如1310nmLD，хIn=0.26mg)λp=850nm情況，Eg=1.46eVλp=1310nm情況，Eg=0.95eVλp=1550nm情況，Eg=0.8eV1/5/202375λ:LD波長半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

12/29/20λc:中心波長λ1：為第一個峰值波長Ei：為第i個峰值的能量半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202376λc:中心波長半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>:平均波長定義：是指所有光譜模式的加權(quán)平均值，把幅射度大于峰值2%的模式均計入λn：為第n個波長Pn：為第n個波長的功率半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202377:平均波長半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

Δλ：光譜半寬(FullWidthatHalfMaximum-FWHM)

n:材料介質(zhì)折射率從式中可以看出Δλ與LD腔長有關(guān)

半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202378Δλ：光譜半寬(FullWidthatHalfMaxSigmaσ：光譜半寬(單位：nm)對于FPLD類產(chǎn)品來說，ITU-T-957建議用最大均方根(RMS)寬度定義為光譜寬度。

λi—為第i個峰值的波長

Pi—為第i個峰值的功率

Po—為所有峰值的功率

半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202379Sigmaσ：光譜半寬(單位：nm)半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)θ:光束半寬

θ∥:空間光束平行于LDPN結(jié)結(jié)平面方向最大強度下降3dB時所對應(yīng)的全寬度定義為平行發(fā)散角θ⊥：空間光束垂直于LDP-N結(jié)結(jié)平面方向最大強度下降3dB時所對應(yīng)的全寬度定義為垂直發(fā)散角用公式表示為：從式中可知：空間光束半寬度與有源層d和有源層寬W有關(guān)，d與W赿大，θ∥和θ⊥就赿小半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202380θ:光束半寬半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

θ:光束空間遠(yuǎn)埸結(jié)構(gòu)示意圖

半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202381θ:光束空間遠(yuǎn)埸結(jié)構(gòu)示意圖半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>4.15SMSR：邊模抑制比(單位：dB)(僅對于DFBLD而言)定義：是指在發(fā)射光譜中，在規(guī)定的輸出光功率和規(guī)定的調(diào)制(或CW)時最高光譜強度與次高光譜強度之比根據(jù)ITU-T-G957要求SMSR≥30dB半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/2023824.15SMSR：邊模抑制比(單位：dB)半導(dǎo)體激光二極管SMSR曲線說明半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>

1/5/202383SMSR曲線說明半導(dǎo)體激光二極管<光學(xué)參數(shù)>4.13熱學(xué)參數(shù)4.13.1LD熱阻：RT(單位：℃/W)RT

定義為加在器件單位電功率所引起的結(jié)溫升

半導(dǎo)體激光二極管<熱學(xué)參數(shù)>

式中:Tj結(jié)區(qū)溫度;THS熱沉溫度;Pi注入電功率;IF正向注入電流;VF正向結(jié)壓降。1/5/2023844.13熱學(xué)參數(shù)半導(dǎo)體激光二極管<熱學(xué)參數(shù)>

從上式可知,只要測量出結(jié)溫升ΔTj和正向注入電流IF以及正向結(jié)壓降VF值,就可計算出RT值對結(jié)溫升ΔTj的測量,一般有兩種方法:1)正向壓降法正向壓降法,是根據(jù)已知的結(jié)電壓隨結(jié)溫溫度變化的關(guān)系,測量出結(jié)電壓的變化來計算結(jié)溫升。這種方法簡單易行,但測量結(jié)果誤差較大。2)光譜漂移法光譜漂移法,是根據(jù)已知的螢光峰值波長隨結(jié)溫變化的關(guān)系,通過測量峰值波長的變化來計算結(jié)溫升。這種方法的測量系統(tǒng)較復(fù)雜,但好處在于重復(fù)好,數(shù)據(jù)可靠。這種測量方法,是在大電流下進(jìn)行的,可以忽略在小電流下的泄漏電流所引起的誤差。

半導(dǎo)體激光二極管<熱學(xué)參數(shù)>

1/5/202385從上式可知,只要測量出結(jié)溫升ΔTj和正向4.13.3波長與溫度的關(guān)系：Δλ/ΔT(單位：nm/℃)

峰值波長隨溫度的改變Δλp/ΔT：對F-P-LD，當(dāng)激光器的溫度升高時，有源區(qū)的帶隙將變窄，同時波導(dǎo)層的有效折射率發(fā)生改變，峰值波長將向長波長方向移動。約為0.4~0.5nm/℃。對DFB-LD，激射波長主要由光柵周期和等效折射率決定，溫度