半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)與PIV特性介紹

半導(dǎo)體激光器是半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換器件。如圖1所示，半導(dǎo)體激光器由多層材料構(gòu)成。自下而上包括背電極，襯底，下光限制層，下波導(dǎo)層，有源層，上波導(dǎo)層，上限制層，上電極。不同層由不同的外延材料組成。

如此層狀結(jié)構(gòu)是為了達(dá)到

1）載流子（電子，空穴）的注入復(fù)合發(fā)光，

2）光子橫向限制，形成光波導(dǎo)的目的。外延完成的層狀結(jié)構(gòu)要經(jīng)過(guò)刻蝕工藝，形成脊波導(dǎo)，在脊波導(dǎo)上制備接觸電極。

如此脊波導(dǎo)的目的是

1）限制電流側(cè)向擴(kuò)散，

2）形成光子的側(cè)向波導(dǎo)。制備完的圓片經(jīng)過(guò)解理，鍍膜，燒焊，壓焊引線等工藝得到待測(cè)量的激光器，當(dāng)向激光器電極注入電流時(shí)，激光器PN結(jié)兩側(cè)的電子和空穴大量的涌入有源區(qū)，在有源區(qū)電子空穴對(duì)復(fù)合，產(chǎn)生大量的光子，光子在波導(dǎo)的作用下沿軸方向傳播，在激光器端面，反射光形成激射條件，透射光則為激光器輸出的激光。

激光器工作特性主要體現(xiàn)在

1）PN結(jié)特性，串聯(lián)電阻，

2）激光器的激射閾值，激光器斜率效率。

這些特性決定了激光器的出光功率PO，功率轉(zhuǎn)換效率ηP，工作壽命等性質(zhì)。生產(chǎn)和科研過(guò)程中經(jīng)常采用PIV測(cè)量方法獲得這些重要參數(shù)。

半導(dǎo)體激光器PIV特性即對(duì)激光器注入電流I時(shí)，激光器的出光功率P和激光器兩極電壓V的響應(yīng)特性。與普通的PN結(jié)二極管等兩端器件不同，半導(dǎo)體激光器PIV測(cè)試不僅要測(cè)量激光器的電壓-電流（V-I）特性，重要的是同時(shí)完成激光器的功率-電流（P-I）特性的測(cè)試。因此，半導(dǎo)體激光器PIV測(cè)試系統(tǒng)包括精密電流源，電壓表，功率計(jì)和負(fù)責(zé)控制、儀器間通訊、數(shù)據(jù)采集和處理的軟件部分。傳統(tǒng)的PIV測(cè)試系統(tǒng)由分立的電流源（集成有電壓表），電流計(jì)和控制軟件組成。電流源用于提供激光器注入電流和測(cè)量電壓，電流計(jì)連接積分球用于測(cè)量激光器功率，電流源和電流計(jì)通過(guò)GPIB端口與軟件聯(lián)接，完成測(cè)量觸發(fā)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿?wù)。

復(fù)雜的PIV測(cè)試系統(tǒng)存在很多問(wèn)題，包括

1）測(cè)量速度不高，單位時(shí)間內(nèi)測(cè)量的點(diǎn)數(shù)少，增加了測(cè)量耗時(shí)；

2）系統(tǒng)的穩(wěn)定性差，由GPIB端口連接的儀器間會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸阻塞的問(wèn)題，系統(tǒng)容易癱瘓；

3）系統(tǒng)的可控性差，測(cè)量速度、掃描點(diǎn)數(shù)，掃描方式不可根據(jù)測(cè)量要求進(jìn)行調(diào)整。在大量的半導(dǎo)體激光器光電測(cè)試過(guò)程中，傳統(tǒng)的PIV測(cè)試系統(tǒng)出現(xiàn)了效率低、可靠性、可控性差的問(wèn)題。