第九讲 半导体激光器（二）
主要内容
? 一、半导体激光器的工作特
性
? 二、分布式反馈激光器 DBF
半导体激光器的工作特性
? 发射波长和光谱特性
? 激光束的空间分布
? 转换效率和光功率特性
? 频率特性
? 温度特性
发射波长和光谱特性
? 发射波长,
? 光谱特性,
? 谱线宽度 —— 光谱特性中最大功率的一半对应
的波谱宽度 。 记为 。 随着驱动电流的增加,
谱线宽度变窄 。 而调制电流增加, 谱线宽度变
宽 。
? 中心波长 —— 光谱特性中最大功率点对应的波
长。记为 。
gg EE
hc 24.1???
0?
??
激光束的空间分布
? 激光束的空间分布用近场和远场表示 。
? 近场 —— 激光器输出反射镜面上的光强分布 。
? 远场 —— 离反射镜面一定距离处的光强分布 。
? 场图由谐振腔横向尺寸决定。平行于结平面的
谐振腔宽度由宽变窄，场图有多横模单横模；
当垂直于结平面的谐振腔厚度很薄时，场图总
是单横模。
典型激光器的远场辐射特性
θ⊥
θ∥
(b) 辐射光束
(a) 光强的角分布
相对光强
辐射角 θ（ 度）
80 60 40 20 0 20 40 60 80
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
⊥
∥
电光转换效率
外量子效率 — 表示光源的电 /光转换效率 。
定义为在阈值电流以上, 每对复合载流
子产生的光子数 。 即
e
II
hf
pp
th
th
d )(
)(
?
?
??
光功率特性
Ith
荧光区 激光区
频率特性
? 在直接光强调制下, 激光器输出光功率和调制频
率的关系为
?
?
? 是弛豫频率, 是调制频率的上限, 一般为 1～
2GHz；
? 是阻尼因子；
22 )(4])(1[
)0()(
rr f
f
f
f
pfp
???
?
rf
?
]1''(1[2 1 0 ???? II IIf
thphsp
r ???
半导体激光器的直接调制频率特性
0.01 0.1 1 fr 10
调制频率 f/GHz
100
10
1
0.1
相
对
光
功
率
温度特性
? 激光器输出光功率随温度而变化的原因
是,
? 1,激光器的 阈值电流随温度升高而增大；
? 2,外量子效率随温度升高而减小 。
? 3,阈值电流 随温度变化的规律可表示
为,
thI
0
0 e x p T
TII
th ?
P-I曲线随温度的变化示意图
P(mW)
I(mA) 0 50 100
7
6
5
4
3
2
1
80℃
60℃ 50℃
20℃ 30℃
70℃
40℃