半导体激光器的特性

半导体激光器的特性

首先研究半导体激光器的主要特性，它直接影响着发射的激光脉冲质量。半导体激光器属于半导体二极管的范畴，除具有二极管的一般特性以外(如伏安特性)，还具有特殊的光频特性。

阈值特性
对于半导体激光器，当外加正向达到某一值时，输出光功率将急剧增加，这时将产生激光振荡，这个电流称为阈值电流，常用 表示。当半导体激光器的注入电流 时，激光器只存在自发辐射现象，发出微弱的荧光，此时具有很宽的光谱范围和很宽的横向光束宽度；而当注入电流 时，激光器则发射激光，光功率随驱动电流的增加而增大，光谱范围与光束宽度都会随着驱动电流的增加而减小，最小的谱宽度可达1nm。

调制特性
数字信息(以“0”或“1”编码)直接调制的半导体激光器，电流突然上升到高电平(相应于“1”码)，则在电流脉冲前沿与被其激励的光之间会有一个时延 ，同时所产生的光需经一个张弛过程才能达到稳态，即在高速调制下， 将产生调制畸变，这是由电子与光子相互作用的动力学过程所引起的，可通过求解它们的速率方程得出 ：
                                                    （2-4）
为信号脉冲的延时； 为在阙值处的载流子寿命(一般为2～5ns)；I是脉冲电流； 是阈值电流。
减少 最简单的方法是在激光器上再加上一个接近阈值电流 的偏置电流 。这时式(2-4)变为：
                                             （2-5）
由式(2-5)可知，当 时，有 =0；同时在上述过渡过程开始的突变幅度也减小。但是，当直流偏置在阈值以上(即 )时，脉冲调制会出现张弛振荡现象，将会使消光比(“1”码与“0”码的光功率之比)减小，使接收机灵敏度降低。因而，实际应用中要避免出现 现象。在激光测距系统中，半导体激光器是工作在 状态下，此时张弛振荡现象仅可能出现在脉冲的上升沿，后沿侧单调衰减。

温度特性
激光器的阈值电流和光输出功率随温度变化的特性称为温度特性。温度过高激光器将停止激射，温度每升高10"C，阙值就增大5％-25％。由于各种温度影响因素非常复杂，不可能使用单一的方程将各种激光器在所有温度范围内的关系公式化。但是，也由以下经验公式来粗略表示电流 是随温度的变化：
                              （2-6）
式(2-6)中， 为 时的阈值电流， 为特征温度，T为工作温度。在同样条件下，阈值电流升高，输出功率就下降。

半导体激光器的特性