Полупроводниковый инжекционный гетеролазер, страница 4

Рис. 4.5. Диаграмма направленности и картина дальнего поля ДГС-лазера.

Важное влияние на характеристики ИПЛ оказывает температура. Наиболее сильно онавлияет на пороговый ток и мощность излучения, что вызвано в основном двумя причинами. Во-первых, с увеличением температуры происходит “размазывание” носителей по энергии. Во-вторых, с увеличением температуры обычно происходит снижение эффективности люминесценции в активной области (температурное гашение люминесценции), приводящее к уменьшению квантового выхода и времени жизни неравновесных носителей заряда в активном слое. Поэтому в полупроводниковых лазерах следует самое серьезное внимание уделять теплоотводу. Обычно температурная зависимость пороговой плотности тока в области Т > 250 К приближенно описывается экспоненциальной функцией.

Изменение ширины запрещенной зоны с температурой вызывает сдвиг спектра лазерного излучения. Если лазер работает в многомодовом режиме, то увеличение температуры приводит к плавному смешению огибающей спектра в длинноволновую область. Если лазер работает в одномодовом режиме, то увеличение температуры будет приводить к скачкообразным изменениям λ_ген, определяемым перескоком с одной моды на другую при изменении ширины запрещенной зоны.

4.2. Описание установки

В лабораторной работе исследуется полупроводниковый инжекционный лазер, используемый для считывания DVD-дисков. Лазер установлен в держателе, содержащем нагреватель и обеспечивающий поворот лазера по горизонтальной и вертикальной осям для исследования диаграммы направленности. Излучение лазера направляется на входное отверстие волновода, подключенного к спектрометру быстрого сканирования (СБС), позволяющему проводить измерение спектральных характеристик ИПЛ за время 100 мс и менее. Спектр отображается на экране персонального компьютера и может быть сохранен на жесткий диск в виде текстового файла. Нагреватель управляется путем регулирования напряжения на дополнительном источнике питания.

Рис. 4.6. Блок-схема оптической установки для исследования инжекционного гетеролазера

4.3. Проведение измерений

1. Включить компьютер. Подключить к компьютеру спектрометр через USB разъем. Запустить программу SpectraSuite. Убедиться, что спектрометр обнаружился (появилось его изображение в левой панели 1, рис. 4.6), иначе вручную провести рескан приборов, для чего выбрать "Rescan Devices" в меню 2 "Spectrometer". Если спектрометр все равно не обнаружился, следует переключить USB-кабель в другой разъем и провести рескан заново.

2. Присоединить к спектрометру волновод. Включить показ спектра, нажав кнопку 3 справа вверху. Управление измерением осуществляется блоком кнопок 4. Включить непрерывные измерения (7) и убедиться в том, что спектрометр измеряет спектр.

3. Убрать фоновый шум. Для этого измерить один спектр и остановить измерения (6), записать шумовой спектр (8), удалить шум (9) и включить непрерывные измерение снова (7).

4. Включить программируемый источник питания лазера PSM-6003. При включении источника в сеть, выходной сигнал отключен. Перед включением необходимо установить значения напряжения и тока накачки выходного сигнала U = 2,5 В, I = 20 мА. Для изменения величины тока следует нажать кнопку “I set”, после чего поворотом ручки задать нужное значение тока. Аналогично устанавливается значение напряжения кнопкой “U set”. Нажатием кнопки “output” на управляющей панели источника питания подать сигнал на лазер. После подачи выходного сигнала, источник перейдет в режим стабилизации тока (на экране загорится соответствующий индикатор ”CC”), если этого не произошло необходимо проконсультироваться с преподавателем.