环境温度对半导体激光器输出功率的影响

何培文

【摘 要】半导体激光器是一种敏感性器件，不仅受自身制造工艺的影响，还受环境因素的干扰。本文首先利用matlab理论模拟了激光器的输出功率与环境温度的关系，同时通过实验平台的搭建，开展了不同温度梯度下对激光器输出功率的影响实验。验证了在一定温度范围内激光器输出功率大小与环境温度成反向增长的关系。

【关键词】半导体激光器；模拟；温度；功率

【Abstract】Semiconductor laser is a sensitive device， not only influenced by its manufacturing process， also by environmental factors. first of all， using matlab to simulate the theory of the laser output power with the environment temperature， and then through the construction of the experimental platform， carried out under different temperature gradient's influence on the laser output power. Verified in a certain temperature range laser output power to reverse the growth of the relationship between environment temperature rising.

【Key words】Semiconductor laser； simulate； temperature； power

0 引言

半导体激光器以其寿命长、体积小、效率高、价格低廉等优点，在军事、医疗、通信、精密加工等领域得到广泛的应用。它是高效率的电子—光子转换器件，但由于存在非辐射复合损耗、自由载流子吸收等损耗机制， 使其外微分量子效率只能达到20%—30%[1]；同时又是一种比较敏感的器件，每毫安电流的变化会引起约0.01nm 输出波长的漂移，每摄氏度温度的变化会引起约0.1nm 输出波长的改变[2]；其本身还存在着较多的外部失效因素，包括暗线缺陷、腔面损伤、电极退化、浪涌冲击、静电击穿等，这些失效原因主要与激光器的制造过程、工艺、材料相关，用户无法控制，与之相比浪涌冲击、静电击穿是用户应该加以关注的问题，应用中应设法加以保护[3]。

3 实验与结果讨论

搭建了实验平台并对半导体激光器实际输出功率大小受温度的影响进行了实验，将半导体激光器放置在密闭的封闭空间内，并将密闭容器放置在加热片上。加热片给密闭容器加热并通过温度监视器显示密闭容器的温度，半导体激光器的功率可以通过电源可调开关进行调节。

实验步骤：首先搭建好实验装置，带完成后打开加热片控制开关对密闭空间进行加热升温，并通过温度监视器（其探头是温敏传感器）实时反应密闭空间内的温度。当密闭空间内的温度上升为25℃时，通过功率表记录下激光器的功率参数。在对加热片进行升温，使密闭空间内的温度升高到35℃时记录下第二组数据，并以10℃为一个梯度对密闭空间进行加热和数据记录，直到温度达60℃后得到四组不同温度梯度下激光器输出功率的实验数据。在此基础上，从复十次这样的实验得出从复实验数据。

由实验数据可得半导体激光器的输出功率受环境温度的影响非常明显，随着温度的升高激光器的输出功率在明显的下降。当温度上升到60℃时激光器的输出功率就在4.5mw附近波动。处于室温环境条件下，激光器正常工作时的输出功率在4.75mw左右。

4 总结

本文首先通过matblab模拟了激光器输出功率与环境温度间的数值关系，得到环境温度超过32℃后激光器的输出功率呈线性减小。在数值模拟的基础上搭建了实验平台验证了激光器输出功率随环境温度变化的关系。实验结果表明激光器所处的环境温度在45℃到60℃的范围内，温度越高激光器的输出功率越小，这给半导体激光器在一定温度范围内的选型提供一定的参考价值。

【参考文献】

[1]单成玉.温度对半导体激光器性能参数的影响[J].吉林师范大学学报（自然科学版）.

[2]任雷.半导体激光器驱动级温控系统研究[D].学位论文.2013，28（6）.

[3]丛梦龙，李黎，崔艳松，等.控制半导体激光器的高稳定度数字化驱动电源的设计[J].光学精密工程，2010， 18（7）：1629-1636.

[4]王威礼，周赫田，朱印康，等.P型锗中价带间跃迁的饱和现象[J].红外与毫米波学报，1986（06）.

[5]邱有恒，应阳君，王敏，等.光子能量沉积计算的一种新方法[J].原子核物理评论，2011（1）：97-102.

[6]段宜武，吴为平，鲍诚光，等.少体束缚态的低能态和简谐振子混合基矢展开方法[J].高能物理与核物理，1991（01）：42-45.

[责任编辑：张涛]