半导体激光器的主要性能课件.ppt

关于半导体激光器的主要性能
第一页，本课件共有35页
半导体激光器的主要性能
1、阈值特性
2、效率
3、空间模式
4、纵模
5、线宽
6、 动态特性
7、 热特性
8、 可靠性
第二页，本课件共有35页
阈值特性
阈值是所有激光器的属性，标志着增益和损耗的平衡点。
阈值常用电流密度Jth或者电流Ith表示。
影响激光器阈值特性的主要因素：
1）器件结构
2）有源区材料
3）器件工作温度
1）器件结构的影响
不同的器件结构阈值电流有很大不同。
有源区的材料必须选用直接带隙材料，材料的组分变化将会引起直接
带隙和间接带隙跃迁的比率发生变化，从而改变辐射频率的波长。故：
可通过薄膜生长工艺获得不同的有源材料。
2）有源层材料的影响
第三页，本课件共有35页
3）温度的影响
温度变化对阈值电流产生明显的影响，温度升高，阈值电流增大，增大幅
度因材料体系和器件结构而异。实验经验公式为：
Jth(T)= Jth (Tr) exp( (T-Tt) / T0 )
Jth(T)、Jth (Tr) 分别为在某一温度T和室温Tr 下所测得阈值电流密度，
T0 是一个由实验拟合的参数，称为特征温度。
且：当To ∞时，阈值电流将不随温度变化，故提高To是一个重要研
究内容。阈值电流对温度的依赖关系主要来自于下列因素：
1）增益系数；
2）载流子的俄歇复合，载流子的界面态和表面态的复合，载流子吸
收引起的内部损耗；
3）热载流子的漏泄。
第四页，本课件共有35页
阈值电流的测定？
测定方法有四种：
1）直线拟合法
2）两段直线拟合法
3）一次微分法
4）二次微分法
第五页，本课件共有35页
描述激光器电子--光子转换的效率，即电能转变为光能的效率。
分别用功率效率和外微分量子效率描述。
1）功率效率
半导体激光器的效率
第六页，本课件共有35页
第七页，本课件共有35页
第八页，本课件共有35页
2）外微分量子效率
而其中的 定义为斜率效率：
第九页，本课件共有35页
半导体激光器的空间模式
分为空间模和纵模（轴模），空间模是描述围绕着输出光束轴线附近某
处的光强分布（或空间几何位置上的光强分布），亦称为远场分布。有
横模与侧模之分（如下图所示）。纵模则是一种频谱，表示所发射的光
束功率在不同频率（波长）分量上的分布。
第十页，本课件共有35页