大功率半导体激光器直流与噪声特性研究

大功率半导体激光器直流与噪声特性研究

论文摘要

半导体激光器(LD)广泛应用于工业、军事、医疗、通信等领域,其可靠性备受关注,无损检测方法成为研究热点。该文对大功率LD的直流(V-I,IdV/dI)和1/f噪声特性进行了综合研究,给出了LD阵列的等效电路模型,导出电导数理论公式,理论上证明了阵列与单元的非本征理想因子相等,并通过PSpice仿真和实验予以验证;对大功率LD的低频噪声(LFN)在小注入下(uA~mA量级)进行了测量,观察到明显的1/f噪声峰,并对其产生机理进行了理论分析,结果表明噪声峰左侧与并联泄漏机制相关,噪声峰右侧与有源区缺陷相关。老化和模拟实验均表明,并联泄漏严重的器件其噪声峰会产生右移;研究结果还表明,V-I和IdV/dI-I可以对LD的电流泄漏做出判断,小注入下的1/f低频电压噪声幅值Bv(I)∝IβV,存在电流泄漏和无辐射复合的器件其电流指数|βV|较小,可靠性较差,直流和噪声检测方法具有一定相关性,这种相关性源于理想因子m和微分电阻dV/dI;对电导数和光导数曲线的起伏进行了理论研究,提出了若干描述电导数起伏特性的物理量,明确给出IdV/dI的物理意义,并通过仿真验证了理论的正确。该文可为LD可靠性研究提供参考。

论文目录

  • 提要
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究思路的形成
  • 1.2 半导体激光器的电导数检测方法
  • 1.3 半导体激光器的噪声检测方法
  • 1.4 本文研究目的、方法和主要内容
  • 第二章 激光器阵列的非本征理想因子
  • 2.1 理想半导体激光器的等效电路模型
  • 2.2 非理想半导体激光器的等效电路模型
  • 2.3 并联线性泄漏对非本征理想因子的影响
  • 2.4 激光器阵列的等效电路模型
  • 2.5 激光器阵列电导数的 PSpice 仿真与结果分析
  • 2.6 激光器阵列电导数的实验研究
  • 2.7 条宽对半导体激光器非本征理想因子的影响
  • 2.8 电流泄漏对电导数初始峰的影响
  • 2.9 本章小节
  • 第三章 半导体激光器1/f噪声峰及其产生机理的研究
  • 3.1 测量系统和测量方法
  • 3.2 实验结果
  • 3.3 1/f 噪声峰的产生机理
  • 3.4 本章小节
  • 第四章 大功率半导体激光器的直流和噪声性质
  • 4.1 直流特性测量结果与分析
  • 4.2 噪声特性测量结果与分析
  • 4.3 老化过程中激光器直流特性变化
  • 4.4 本章小节
  • 第五章 电导数和光导数起伏现象研究
  • 5.1 电导数与光导数的起伏现象
  • 5.2 关于电导数的几个重要公式
  • 5.3 电导数和光导数起伏的理论分析
  • 5.4 电导数和光导数起伏的模拟
  • 5.5 本章小节
  • 第六章 结束语
  • 6.1 主要研究成果与结论
  • 6.2 关于 V-I 特性
  • 6.3 关于 IdV/dI-I 特性
  • 6.4 关于 IdV/dI-I 的起伏现象
  • 6.5 关于噪声特性
  • 参考文献
  • 攻读博士学位期间发表的论文及参与的项目
  • 摘要
  • Abstract
  • 致谢
  • 相关论文文献

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