半导体激光器的结构与PIV特性介绍

半导体激光器是半导体光电转换器件。如图1所示，半导体激光器由多层材料构成。自下而上包括背电极，衬底，下光限制层，下波导层，有源层，上波导层，上限制层，上电极。不同层由不同的外延材料组成。

如此层状结构是为了达到

1）载流子（电子，空穴）的注入复合发光，

2）光子横向限制，形成光波导的目的。外延完成的层状结构要经过刻蚀工艺，形成脊波导，在脊波导上制备接触电极。

如此脊波导的目的是

1）限制电流侧向扩散，

2）形成光子的侧向波导。制备完的圆片经过解理，镀膜，烧焊，压焊引线等工艺得到待测量的激光器，当向激光器电极注入电流时，激光器PN结两侧的电子和空穴大量的涌入有源区，在有源区电子空穴对复合，产生大量的光子，光子在波导的作用下沿轴方向传播，在激光器端面，反射光形成激射条件，透射光则为激光器输出的激光。

激光器工作特性主要体现在

1）PN结特性，串联电阻，

2）激光器的激射阈值，激光器斜率效率。

这些特性决定了激光器的出光功率PO，功率转换效率ηP，工作寿命等性质。生产和科研过程中经常采用PIV测量方法获得这些重要参数。

半导体激光器PIV特性即对激光器注入电流I时，激光器的出光功率P和激光器两极电压V的响应特性。与普通的PN结二极管等两端器件不同，半导体激光器PIV测试不仅要测量激光器的电压-电流（V-I）特性，重要的是同时完成激光器的功率-电流（P-I）特性的测试。因此，半导体激光器PIV测试系统包括精密电流源，电压表，功率计和负责控制、仪器间通讯、数据采集和处理的软件部分。传统的PIV测试系统由分立的电流源（集成有电压表），电流计和控制软件组成。电流源用于提供激光器注入电流和测量电压，电流计连接积分球用于测量激光器功率，电流源和电流计通过GPIB端口与软件联接，完成测量触发，数据传输等任务。

复杂的PIV测试系统存在很多问题，包括

1）测量速度不高，单位时间内测量的点数少，增加了测量耗时；

2）系统的稳定性差，由GPIB端口连接的仪器间会出现数据传输阻塞的问题，系统容易瘫痪；

3）系统的可控性差，测量速度、扫描点数，扫描方式不可根据测量要求进行调整。在大量的半导体激光器光电测试过程中，传统的PIV测试系统出现了效率低、可靠性、可控性差的问题。