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大功率半导体激光器直流与噪声特性研究

作　者: 张爽
导　师: 郭树旭
学　校: 吉林大学
专　业: 电路与系统
关键词: 半导体激光器直流特性电导数 1/f噪声电流泄漏
分类号: TN248.4
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

半导体激光器（LD）广泛应用于工业、军事、医疗、通信等领域,其可靠性备受关注,无损检测方法成为研究热点。该文对大功率LD的直流（V-I,IdV/dI）和1/f噪声特性进行了综合研究,给出了LD阵列的等效电路模型,导出电导数理论公式,理论上证明了阵列与单元的非本征理想因子相等,并通过PSpice仿真和实验予以验证;对大功率LD的低频噪声（LFN）在小注入下（uA～mA量级）进行了测量,观察到明显的1/f噪声峰,并对其产生机理进行了理论分析,结果表明噪声峰左侧与并联泄漏机制相关,噪声峰右侧与有源区缺陷相关。老化和模拟实验均表明,并联泄漏严重的器件其噪声峰会产生右移;研究结果还表明,V-I和IdV/dI-I可以对LD的电流泄漏做出判断,小注入下的1/f低频电压噪声幅值Bv（I）∝I^β_V ,存在电流泄漏和无辐射复合的器件其电流指数|β_V|较小,可靠性较差,直流和噪声检测方法具有一定相关性,这种相关性源于理想因子m和微分电阻dV/dI;对电导数和光导数曲线的起伏进行了理论研究,提出了若干描述电导数起伏特性的物理量,明确给出IdV/dI的物理意义,并通过仿真验证了理论的正确。该文可为LD可靠性研究提供参考。

全文目录

提要  4-7
第一章绪论  7-18
  1.1 研究思路的形成  7-8
  1.2 半导体激光器的电导数检测方法  8-13
  1.3 半导体激光器的噪声检测方法  13-16
  1.4 本文研究目的、方法和主要内容  16-18
第二章激光器阵列的非本征理想因子  18-55
  2.1 理想半导体激光器的等效电路模型  18-21
  2.2 非理想半导体激光器的等效电路模型  21-25
  2.3 并联线性泄漏对非本征理想因子的影响  25-32
  2.4 激光器阵列的等效电路模型  32-36
  2.5 激光器阵列电导数的 PSpice 仿真与结果分析  36-41
  2.6 激光器阵列电导数的实验研究  41-43
  2.7 条宽对半导体激光器非本征理想因子的影响  43-51
  2.8 电流泄漏对电导数初始峰的影响  51-54
  2.9 本章小节  54-55
第三章半导体激光器1/f噪声峰及其产生机理的研究  55-64
  3.1 测量系统和测量方法  55-56
  3.2 实验结果  56-59
  3.3 1/f 噪声峰的产生机理  59-63
  3.4 本章小节  63-64
第四章大功率半导体激光器的直流和噪声性质  64-82
  4.1 直流特性测量结果与分析  64-67
  4.2 噪声特性测量结果与分析  67-72
  4.3 老化过程中激光器直流特性变化  72-81
  4.4 本章小节  81-82
第五章电导数和光导数起伏现象研究  82-93
  5.1 电导数与光导数的起伏现象  82-85
  5.2 关于电导数的几个重要公式  85-86
  5.3 电导数和光导数起伏的理论分析  86-88
  5.4 电导数和光导数起伏的模拟  88-91
  5.5 本章小节  91-93
第六章结束语  93-100
  6.1 主要研究成果与结论  93-96
  6.2 关于 V-I 特性  96
  6.3 关于 IdV/dI-I 特性  96-97
  6.4 关于 IdV/dI-I 的起伏现象  97-98
  6.5 关于噪声特性  98-100
参考文献  100-108
攻读博士学位期间发表的论文及参与的项目  108-110
摘要  110-114
Abstract  114-119
致谢  119

大功率半导体激光器直流与噪声特性研究

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