新方法改进了激光二极管的检测
发布时间:2008/5/26 0:00:00 访问次数:663
电信用高功率激光二极管的检测存在一些误差源。这些误差源包括耦合高电流脉冲、光探测器耦合、探测器本身的慢速响应和误差。处理好这些问题，就可以缩短测试时间、提高测试的准确性，降低不合格率。
liv曲线
激光二极管的基本检测是光-电流-电压（liv）曲线，即同时测量电和光的输出功率特性。这种测试可以在生产的任何阶段进行，但首先用于激光二极管的挑选，即提前排除坏的二极管。
对被测器件进行电流扫描，记录每一步扫描的电压，同时，使用仪表监测光输出功率。这个测试最好以脉冲方式在生产初期，在激光二极管被装进模块之前进行。此时，二极管仍处于原始状态，脉冲检测是必要的，因为此时组件没有温度控制电路。如果用直流电测试，至少会改变它们的特性，最坏会将它们损坏。在随后的生产中，当它们被安装在有温度控制的模块中时，可用直流电进行测试，结果可与脉冲测试对比。另外，一些二极管能通过直流测试但不能通过脉冲测试。
分析liv测试数据可以确定激光器的特性，包括产生激光的临界电流、量子效率和输出的非线性特性（图1）。
检测激光二极管需要一个恰当形式的电流脉冲。它应尽快地达到满电流状态，并保持足够长时间的平稳，以确保结果的准确。在最初阶段的测试中，一般使用宽度为0.5ms到1ms的脉冲。电流变化范围从几十毫安到5安培。
图一
阻抗匹配
要传递高速电流脉冲给激光二极管，同时要避免反射问题，一般认为可以选用传输线——例如一段同轴电缆。但最常用的那种同轴电缆有50ω的阻抗，而二极管的阻抗大约为2ω，很不匹配。尽管可以串联一个48ω的电阻，但这样将产生新的问题；50ω的系统通过5a电流将需要250v的电压，这对于人和设备都是十分危险的。此外，由于激光器的动态电阻随电流增大而减少，所以测试条件随测试进程而改变。
使用低阻抗同轴电缆可能是一个有效的解决办法，但这样做会改变激光二极管的动态电阻。另外一个办法是：用两根10ω的同轴电缆连接激光二极管，在电缆两端施加脉冲电流（图2）。这样，对二极管施加小于10v的电压就可产生5a电流。因为系统有电流源，避免了二极管动态电阻改变带来的问题。
即使最仔细地对阻抗进行匹配，也不可能完美，因此使用尽可能短的传输线是很实际的方法。这也是为了将连接激光二极管的回路面积减少到最小。
图二
电测量
在激光二极管上加上高速脉冲时，测量它的电压和电流不太容易。用阴极射线管探测器来测量电压也会引发问题，其中一个问题是如何接地。探测器的频率范围必须达到1ghz。
电流测量就简单一点。用一个低值电阻器（阻值低于激光二极管的电阻）与二极管串联就能进行测量，但要求电阻器的电容和电感系数很低。绕线电阻器有电感损耗，所以不适于高频测试。
选择光探测器
现有三种常用探测器材料：硅、锗和铟镓砷（ingaas），每一种有它自己的优点和缺点。如图3所示，探测器的选择很大程度上取决于它所适应的波长。当波长小于800nm时，硅是唯一的选择。但电信领域中常用的波长在1300nm到1700nm之间，这时铟镓砷是最好的，因为它的响应特性在此区间非常平稳。然而，铟镓砷对脉冲的响应存在问题。为避免激光二极管过热，最好用足够短的脉冲来测试，但铟镓砷探测器却需要足够长的时间来达到某种稳定状态。
如图4所示，即使在10微秒脉冲内，铟镓砷探测器也很不稳定。如果脉冲宽度减少到1微秒，这问
电信用高功率激光二极管的检测存在一些误差源。这些误差源包括耦合高电流脉冲、光探测器耦合、探测器本身的慢速响应和误差。处理好这些问题，就可以缩短测试时间、提高测试的准确性，降低不合格率。
liv曲线
激光二极管的基本检测是光-电流-电压（liv）曲线，即同时测量电和光的输出功率特性。这种测试可以在生产的任何阶段进行，但首先用于激光二极管的挑选，即提前排除坏的二极管。
对被测器件进行电流扫描，记录每一步扫描的电压，同时，使用仪表监测光输出功率。这个测试最好以脉冲方式在生产初期，在激光二极管被装进模块之前进行。此时，二极管仍处于原始状态，脉冲检测是必要的，因为此时组件没有温度控制电路。如果用直流电测试，至少会改变它们的特性，最坏会将它们损坏。在随后的生产中，当它们被安装在有温度控制的模块中时，可用直流电进行测试，结果可与脉冲测试对比。另外，一些二极管能通过直流测试但不能通过脉冲测试。
分析liv测试数据可以确定激光器的特性，包括产生激光的临界电流、量子效率和输出的非线性特性（图1）。
检测激光二极管需要一个恰当形式的电流脉冲。它应尽快地达到满电流状态，并保持足够长时间的平稳，以确保结果的准确。在最初阶段的测试中，一般使用宽度为0.5ms到1ms的脉冲。电流变化范围从几十毫安到5安培。
图一
阻抗匹配
要传递高速电流脉冲给激光二极管，同时要避免反射问题，一般认为可以选用传输线——例如一段同轴电缆。但最常用的那种同轴电缆有50ω的阻抗，而二极管的阻抗大约为2ω，很不匹配。尽管可以串联一个48ω的电阻，但这样将产生新的问题；50ω的系统通过5a电流将需要250v的电压，这对于人和设备都是十分危险的。此外，由于激光器的动态电阻随电流增大而减少，所以测试条件随测试进程而改变。
使用低阻抗同轴电缆可能是一个有效的解决办法，但这样做会改变激光二极管的动态电阻。另外一个办法是：用两根10ω的同轴电缆连接激光二极管，在电缆两端施加脉冲电流（图2）。这样，对二极管施加小于10v的电压就可产生5a电流。因为系统有电流源，避免了二极管动态电阻改变带来的问题。
即使最仔细地对阻抗进行匹配，也不可能完美，因此使用尽可能短的传输线是很实际的方法。这也是为了将连接激光二极管的回路面积减少到最小。
图二
电测量
在激光二极管上加上高速脉冲时，测量它的电压和电流不太容易。用阴极射线管探测器来测量电压也会引发问题，其中一个问题是如何接地。探测器的频率范围必须达到1ghz。
电流测量就简单一点。用一个低值电阻器（阻值低于激光二极管的电阻）与二极管串联就能进行测量，但要求电阻器的电容和电感系数很低。绕线电阻器有电感损耗，所以不适于高频测试。
选择光探测器
现有三种常用探测器材料：硅、锗和铟镓砷（ingaas），每一种有它自己的优点和缺点。如图3所示，探测器的选择很大程度上取决于它所适应的波长。当波长小于800nm时，硅是唯一的选择。但电信领域中常用的波长在1300nm到1700nm之间，这时铟镓砷是最好的，因为它的响应特性在此区间非常平稳。然而，铟镓砷对脉冲的响应存在问题。为避免激光二极管过热，最好用足够短的脉冲来测试，但铟镓砷探测器却需要足够长的时间来达到某种稳定状态。
如图4所示，即使在10微秒脉冲内，铟镓砷探测器也很不稳定。如果脉冲宽度减少到1微秒，这问
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