高精度電壓源在半導體激光器測試中的應用

半導體激光器是光纖通訊，激光顯示，氣體探測等領域中的核心部件，受到全世界科技人員的廣泛關注。在半導體激光器的生產、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鍵環(huán)節(jié)。

半導體激光器是半導體光電轉換器件。如圖1所示，半導體激光器由多層材料構成。自下而上包括背電極，襯底，下光限制層，下波導層，有源層，上波導層，上限制層，上電極。不同層由不同的外延材料組成。如此層狀結構是為了達到（1）載流子（電子，空穴）的注入復合發(fā)光，（2）光子橫向限制，形成光波導的目的。外延完成的層狀結構要經過刻蝕工藝，形成脊波導，在脊波導上制備接觸電極。

如此脊波導的目的：（1）限制電流側向擴散，（2）形成光子的側向波導。制備完的圓片經過解理，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。當向激光器電極注入電流時，激光器PN結兩側的電子和空穴大量的涌入有源區(qū)，在有源區(qū)電子空穴對復合，產生大量的光子，光子在波導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，功率轉換效率，工作壽命等性質。生產和科研過程中經常采用PIV測量方法獲得這些重要參數(shù)。

ATS-2000V系列是一款高精度、高穩(wěn)定性電壓輸出的電壓源。最大輸出200V的電壓，最小電壓分辨率可達2μV，輸出精度高，噪聲低。操作面板液晶顯示，簡潔易懂，易于操作。系統(tǒng)結構簡單、精度高、可靠性好、速度快，提高生產效率的同時也增加了測試精度和可靠性，降低了大量測試的成本。集成PIV系統(tǒng)由系統(tǒng)主要由ATS-2000V雙通道精密源測量單元SMU、積分球、夾具及軟件組成。ATS-2000V的一個通道作為激光器的電流源同時測量激光器的電壓V。LD的激射出光耦合入積分球，由積分球探測器轉化成光電流進入ATS-2000V高精度電壓源的另一個通道，用ATS-2000V測得的光電流乘以積分球探測器功率電流轉換系數(shù)就得到了激光器的出光功率。B2900A由USB端口與PIV測量軟件連接，完成測量控制和數(shù)據采集。

集成PIV系統(tǒng)的可擴充性也是其在半導體激光器研發(fā)領域應用中的突出的優(yōu)點。集成PIV系統(tǒng)的硬件部分，包括ATS-2000V精密測量單元，測量平臺，由GPIB或USB等端口與計算機連接。因此，集成PIV系統(tǒng)硬件部分可以配合用戶通過NationalInstrument等軟件平臺編寫的測試軟件程序，完成用戶需要的，更為復雜的測量任務。

在半導體激光器的生產和研發(fā)過程中，要對半導體激光器芯片進行大量的PIV測試。相比傳統(tǒng)的分立復雜的PIV測試系統(tǒng)，ATS-2000V精密測量單元集成的PIV測試系統(tǒng)具有系統(tǒng)結構簡單，操作方便，精度高，可靠性強，測量迅速等優(yōu)勢，大大降低了激光器芯片PIV性能測量的操作成本，時間成本，同時增加了PIV測量的靈活性。ATS-2000V高精度電壓源將會在半導體激光器生產和科研等領域得到廣泛的應用。


審核編輯：湯梓紅