半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)與PIV特性介紹

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，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PO，功率轉(zhuǎn)換效率ηP，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。