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*科技人員的廣泛關注。在半導體激光器的生產(chǎn)、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(zhuǎn)換器件。如圖1所示,半導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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)要經(jīng)過刻蝕工藝,形成脊波導,在脊波導上制備接觸電極。如此脊波導的目的是1)限制電流側(cè)向擴散,2)形成光子的側(cè)向波導。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,如同2所示。當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)電子空穴對復合,產(chǎn)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(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 ,功率轉(zhuǎn)換效率,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)。
ATS-2000V系列是一款高精度、高穩(wěn)定性電壓輸出的電壓源。大輸出200V的電壓,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(jié)構(gòu)簡單、精度高、可靠性好、速度快,提高生產(chǎn)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 CH1 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(zhuǎn)化成光電流進入 ATS-2000V高精度電壓源的另一個通道CH2,用ATS-2000VCH2測得的光電流乘以積分球探測器功率電流轉(zhuǎn)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(jù)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 National Instrument 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(chǎn)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(jié)構(gòu)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(chǎn)和科研等領域得到廣泛的應用。