垂直腔面发射激光器光输出特性的测试研究

摘要

垂直腔面发射激光器（VCSEL）是一种新型的半导体激光器，较传统的边发射激光器来说具有低阈值、单纵模工作、发散角小、动态调制频率高、易实现二维集成等优点，在光通信、光互联、图像信号处理等方面有着重要的应用前景。随着VCSEL 的广泛应用，对其光输出特性的研究就变得非常重要，但是传统的仪器使用不方便，并且市场上现有此类仪器价格比较昂贵，不适宜普通实验室的普及。本论文研究了垂直腔面发射激光器光输出特性的测试，提出了在计算机中显示其光输出特性的测试方案，并设计了一套光输出特性的测试系统，可以将VCSEL 的相关特性曲线通过图像显示和数据传输系统，将测试结果保存至计算机，代替了以前的特性记录仪，避免了大量图纸的出现，易于保存。该系统使用方便，成本适中，有一定的应用价值。 论文详细介绍了垂直腔面发射激光器光输出特性测试系统的设计方案：运用单片机技术，设计了锯齿波稳流电源，并可通过单片机调节其周期及峰值，以此电源作为垂直腔面发射激光器的驱动电源。论文设计了减法器电路和光电探测电路，前者来取得垂直腔面发射激光器的工作时的电压，后者采样电阻上的电压可以反映出垂直腔面发射激光器的光功率的变化情况。将此两种信号送入图像显示和数据传输系统，可以在计算机中获得两组特性测试曲线：伏安特性（V－I）曲线和光功率－电流（P－I）曲线。 论文运用设计出的该测试系统，通过改变相关参数，对垂直腔面发射激光器进行测试，得出一系列测试曲线，并保存至计算机。最后为进一步改善测试结果的精度及系统的稳定性，提出了该系统的改进方案。