式中If为注入电流，h?6.628?10?34J?S为普朗克常数，f?c?为入射光频率，c?3?10m/s8为光速，?为入射光波长，e为电子电量，η线表示如下：
D为外微分量子效率，Ith为阈值电流，Pth为阈值功率。图
半导体激光器 LD的P-I特性曲线
根据P-I曲线可以求出激光器的阈值电流Ith和外微分量子效率ηD：将P-I曲线的线性部分作直线与横坐标相交，交点处的电流值即为激光器的阈值电流；曲线线性部分的斜率为可计算ηD。
（2）温度特性
激光器输出光功率是随温度而变化的，有两个原因：一是激光器阈值电流Ith随温度升高而增大，二是激光器外微分量子效率η
D
?Dhfe，由曲线求得斜率，
随温度升高而减小。温度升高时，Ith增大，η
D
减小，输出光功率明显下
降，达到一定温度时，激光器就不激射了。当以直流电流驱动时，阈值电流Ith随温度的变化更加明显。
五、设备简介
1、 ZY-YSLD3125型激光器
我们所用ZY-YSLD3125型半导体激光器是具有多量子阱F-P腔激光器LD，内置背景光探测器PD，这种激光器使用时具有下图所示四种型式：
图中，LD为激光器，PD为背景光探测器。PD-N side dwon的管是探测器PD的负（N）与激光器LD的负（N）或正（P）相连，PD-P side dwon的管是探测器PD的正负（P）与激光器LD的负（N）或正（P）相连，与激光器LD的负（N））相连的称为DVD型管，与激光器LD的正（P）相连的称为POINT型管。所用ZY-YSLD3125型激光器为PD-N side dwon的POINT型管，单模光纤同轴封装，带尾纤FC连接。性能指标如下表所示
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参数 额定功率 中心波长 光谱宽度 阈值电流 工作电流 探测器电流 探测器暗电流 符号 测试条件 最小值 0.2 1290 － － － 100 － 典型值 － 1310 2 10 Ith+20 － － 最大值 1 1330 5 15 － － 0.1 单位 mW nm nm mA mA μA nA Pout Iop=Ith+20 λ Δλ Ith Iop Im Id CW CW CW CW CW CW 表中CW表示连续。管脚图如下
2、 ZY606型LD/ LED电流源
本机为激光二极管（LD）专用测试设备，可广泛用于650nm、780nm、808nm、850nm、980nm、1310nm、1550nm等各种中小功率LD的电流测试及老化测试。设备内部带APC(Automatic Power Control)电路及ACC(Automatic Current Control)电路，可以实现以下三种功能：
1） LD电源
2） Iop及Im电流测试 3） LD恒功老化及恒流老化
性能指标
供给电流（Iop）max：150mA 反馈测量电流(Im)max：2000uA Iop的测量准确度： ±0.5mA Iop分辨率：0.1mA Im测量准确度：±5uA Im分辨率：1uA
仪器的结构
仪器的前面板如下图所示 POWER 电源开关
IOP 激光器工作电流显示 Im 激光器探测电流显示
PD正、PD负、LD正、LD负 待测激光器插入座
DVD、POINTER 待测激光器类型转换钮，按下测DVD型 恒功、恒流 恒功或恒流测量转换钮 粗调、细调 激光器工作电流调节钮 操作说明
1）本机只能对PD-N side down的LD进行测量，不能用来测量PD-P side down安装的激光器，否则会损坏激光器。
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2） 本机的一大特色是设备内部带APC（Automatic Power Control）电路，这种电路是LD在实际应用时
通常采用的一种恒功控制电路。因此，一只LD在本机上所表现的直流特性，将与它在实际应用时的直流特性完全一致。有了这种恒功控制电路，就可以长期通电对LD进行寿命及稳定性考核。从而反映出LD在应用产品（如光通信模块、DVD激光头等）中工作时的稳定性。没有APC电路的设备，则不能实现上述功能。 操作步骤
1）通电之前，确保“粗调”旋钮在最小值位置。这样可防止冲击电流损坏LD。 2）确认LD已经插接良好后，打开电源开关。此时电源输出为零，LD尚未发光。
3）恒功测量：将切换开关拨到恒功档，顺时针缓慢调节输出功率“粗调”旋钮，LD射出激光。改调“细调”旋钮，可将LD输出调至要求的数值（用一台光功率计来测量LD的输出功率）。通过Iop显示窗口可以读出输出电流值，通过Im显示窗口可以读出探测电流值。
4）恒流测量：将切换开关拨到恒流档，该方式下“细调”旋钮无效，Im窗口显示读数也无效。只需要调节输出功率“粗调”旋钮即可，通过Iop显示窗口可以读出输出电流值。
5）恒功老化：将被测LD调到固定的功率输出（这个值由用户根据需要确定），并保持不断电，记录该LD在通电一定时间后工作电流的变化量，从而反映出LD产品在实际应用中的稳定性。
6）恒流老化：将被测LD调到固定的电流输出（这个值由用户根据需要确定），并保持不断电，记录该LD在通电一定时间后输出功率的变化量，从而反映出LD产品在实际应用中的稳定性。
五、实验装置及步骤
（一）ZY-YSLD3125型激光器测试实验装置如下
1、按图连接线路，连接图如下。关于ZY606型LD/ LED电流源的详细使用方法参见设备简介。
LD/LED电流源光功率计
2、因YSLD3125型半导体激光器为Pointer型， 将电流源“DVD、Pointer”管切换钮置于Pointer，
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恒功恒流切换置于恒功，“粗调”和“细调”置于最小。开启电流源，缓慢调节电流旋纽使电流由0mA逐渐增加到35mA，每隔3mA测输出光功率值，绘制P-I曲线。切记电流最大不能超过40mA，否会损坏激光器！！
3、通过P-I曲线的线性部分作直线与横坐标相交，交点处的电流值即为激光器的阈值电流，计算外微分量子效率ηD。
4、稳定性测量，将工作电流调到25mA，每隔1分钟测一次输出功率，测20～30分钟。 输出功率稳定性S按下式计算
?PS?______ P?__?P130iP30 ?p?___?(p130i?p)
__30
注意：插拔激光器之前，务必先把输出功率“粗调”旋钮调到最小，然后关闭电源开关，这是因为带电插拔LD会造成LD的劣化。
六、实验报告要求
1、 在坐标纸上作出P—I曲线，并确定出阈值电流和外微分量子效率。 2、 计算工作电流为25mA时输出功率的稳定性。
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实验二 半导体激光器输出光谱特性曲线的测量
一、实验目的
测试半导体激光器输出光谱特性曲线与注入电流的关系，掌握测量方法,解释注入电流对谱线中心波长影响的原因。
二、实验内容
测试中心波长650nm 的半导体激光器的光谱特性。
三、实验仪器
1、中心波长650nm 半导体激光器 1只 2、ZY606型LD/ LED电流源 1台 3、WGD3型组合式多功能光栅光谱仪 1台 4、微机 1台
四、实验原理
半导体激光器的发射波长取决于工作物质导带的电子跃迁到价带时所释放的能量，这个能量近似等于禁带宽度Eg（eV），由??(Eu?El)/h，??c/?可得
??8hchc ?Eu?ElEg?34将光速C?3?10m/s，普朗克常数h?6?628?10
J?S，1eV?1?6?10?19J代入得到
??1?24 Eg不同的半导体材料有不同的禁带宽度Eg，因而有不同的发射波长。铝镓砷—镓砷（AlGaAs）材料适用于630--900nm波段，铟镓砷磷—铟磷（InGaAsP—InP）材料适用于1300--1550nm波段。
由前面的讨论已知，在直流驱动下，多纵模激光器输出q个波长的光，幅度最大的主模和若干边模。其典型的光谱如下图所示：
随着驱动电流的增加，由于谐振腔对光波频率和方向的选择，使边模减少，主模增益增加，同时驱动电流增加时，半导体能带宽度变大，禁带宽度Eg变小，从而使纵模模数逐渐减少，谱线宽度变窄，同时中心波长变大。
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