B2900A在半導(dǎo)體激光器測試中的應(yīng)用

　　半導(dǎo)體激光器是光纖通訊，激光顯示，氣體探測等領(lǐng)域中的核心部件，受到全世界科技人員的廣泛關(guān)注。在半導(dǎo)體激光器的生產(chǎn)、研發(fā)過程中，對激光器的光電特性的測量尤為重要，是控制激光器制備工藝的穩(wěn)定性，激光器性能可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　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)向擴散，2)形成光子的側(cè)向波導(dǎo)。制備完的圓片經(jīng)過解理，鍍膜，燒焊，壓焊引線等工藝得到待測量的激光器，如同2所示。當(dāng)向激光器電極注入電流時，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 ，功率轉(zhuǎn)換效率 ，工作壽命等性質(zhì)。生產(chǎn)和科研過程中經(jīng)常采用PIV測量方法獲得這些重要參數(shù)。　　

　　

 

　　半導(dǎo)體激光器PIV特性即對激光器注入電流I時，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測試不僅要測量激光器的電壓-電流(V-I)特性，重要的是同時完成激光器的功率-電流(P-I)特性的測試。因此，半導(dǎo)體激光器PIV測試系統(tǒng)包括精密電流源，電壓表，功率計和負(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測試系統(tǒng)由分立的電流源(集成有電壓表)，電流計和控制軟件組成。電流源用于提供激光器注入電流和測量電壓，電流計連接積分球用于測量激光器功率，電流源和電流計通過GPIB端口與軟件聯(lián)接，完成測量觸發(fā)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿?wù)。

　　復(fù)雜的PIV測試系統(tǒng)存在很多問題，包括1)測量速度不高，單位時間內(nèi)測量的點數(shù)少，增加了測量耗時;2)系統(tǒng)的穩(wěn)定性差，由GPIB端口連接的儀器間會出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸阻塞的問題，系統(tǒng)容易癱瘓;3)系統(tǒng)的可控性差，測量速度、掃描點數(shù)，掃描方式不可根據(jù)測量要求進行調(diào)整。在大量的半導(dǎo)體激光器光電測試過程中，傳統(tǒng)的PIV測試系統(tǒng)出現(xiàn)了效率低、可靠性、可控性差的問題。