Способ определения порогового тока генерации полупроводникового лазера

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРОГОВОГО ТОКА ГЕНЕРАЦИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Козлов Владимир Леонидович Стецик Виктор Михайлович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Способ определения порогового тока генерации полупроводникового лазера, включающий получение и анализ ватт-амперной характеристики лазера, отличающийся тем, что для получения ватт-амперной характеристики используют два анализатора, причем ось пропускания первого анализатора совпадает с плоскостью поляризации лазерного излучения, а ось пропускания второго анализатора перпендикулярна плоскости поляризации лазерного излучения, получают ватт-амперную характеристику вычитанием сигналов на выходах первого и второго анализаторов, определяют пороговый ток генерации по точке излома ватт-амперной характеристики. Фиг. 1 Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения и может быть использовано для измерения пороговых характеристик полупроводниковых лазеров. Известен способ измерения порогового тока инверсии полупроводникового лазера 1,в котором часть излучения с помощью дополнительного зеркала возвращают в активную 16544 1 2012.12.30 область и измеряют ватт-амперную характеристику лазера в предпороговом режиме, при этом ток инверсии определяют по точке излома ватт-амперной характеристики. Этот способ позволяет также определять пороговый ток генерации полупроводникового лазера,однако при этом не обеспечивается высокая точность измерений. Известен метод измерения порогового тока генерации полупроводникового лазера 2,основанный на измерении ватт-амперной характеристики лазера, при этом значение порогового тока определяют по точке пересечения касательной к ватт-амперной характеристике в точке максимальной скорости нарастания мощности с осью тока инжекции. Однако данный метод не обеспечивает требуемую точность измерений, так как возникают сложности с точным определением точки ватт-амперной характеристики, в которой достигается максимальная скорость нарастания мощности. Задача изобретения - повышение точности измерения порогового тока генерации полупроводникового лазера. Для решения поставленной задачи в известном способе измерения порогового тока генерации полупроводникового лазера, заключающемся в получении и анализе ваттамперной характеристики лазера, для получения ватт-амперной характеристики используют два анализатора, причем ось пропускания первого анализатора совпадает с плоскостью поляризации лазерного излучения, а ось пропускания второго анализатора перпендикулярна плоскости поляризации лазерного излучения, получают ватт-амперную характеристику вычитанием сигналов на выходах первого и второго анализаторов, определяют пороговый ток генерации по точке излома ватт-амперной характеристики. Свойство, появляющееся у заявляемого объекта, заключается в повышении точности измерения порогового тока генерации полупроводникового лазера за счет использования двух анализаторов с перпендикулярными осями пропускания и последующим вычитанием сигналов на выходах первого и второго анализаторов, что обеспечивает получение излома ватт-амперной характеристики в момент генерации лазерного излучения. На фиг. 1 представлена функциональная схема, реализующая предлагаемый способ измерения порогового тока генерации полупроводникового лазера, а на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Система содержит измеряемый полупроводниковый лазер 1, блок питания лазера 2, светоделитель 3, зеркало 4, первый анализатор 5,второй анализатор 6, первый фотоприемник 7, второй фотоприемник 8, дифференциальный усилитель 9, измерительный блок 10. Система работает следующим образом. Ток инжекции измеряемого полупроводникового лазера 1 регулируется блоком питания лазера 2. Излучение лазера 1 с помощью светоделителя 3 и зеркала 4 разделяется на два пучка, первый из которых через первый анализатор 5 направляется на первый фотоприемник 7. Второй пучок через второй анализатор 6 направляется на второй фотоприемник 8. Первый анализатор 5 имеет ось пропускания, совпадающую с плоскостью поляризации лазерного излучения, а ось пропускания второго анализатора 6 перпендикулярна плоскости поляризации лазерного излучения. Спонтанное излучение активной области полупроводникового лазера в предпороговом режиме имеет невысокую степень поляризации. Вид стандартной ватт-амперной характеристики полупроводникового лазера, полученной на выходе фотоприемника 7, представлен на фиг. 2 а (кривая 1), а на выходе фотоприемника 8 - на фиг. 2 а (кривая 2). Так как спонтанное излучение лазера в предпороговом режиме имеет невысокую степень поляризации, то вид и форма ватт-амперных кривых 1 и 2в предпороговом режиме на выходах первого и второго фотоприемников совпадают. Равенства значений мощности излучения на выходах фотоприемников можно легко добиться выбором коэффициента деления светоделителя 3 или изменением коэффициента усиления фотоприемника 8. После превышения порогового тока генерации степень поляризации излучения лазера резко возрастает и достигает 95-99 . Следовательно, на выходе фотоприемника 7, в котором используется анализатор 5 с осью пропускания, совпадающей с плоскостью поляризации лазерного из 2 16544 1 2012.12.30 лучения, после превышения порога генерации будет наблюдаться резкое возрастание мощности излучения (фиг. 2 а - кривая 1). На выходе фотоприемника 8, в котором используется анализатор 6 с осью пропускания, перпендикулярной плоскости поляризации лазерного излучения, после превышения порога генерации будет наблюдаться низкий уровень мощности излучения (фиг. 2 а - кривая 2). Сигналы с выходов фотоприемников 7,8 поступают на входы дифференциального усилителя 9. Вид ватт-амперной характеристики, полученной на выходе дифференциального усилителя 9, представлен на фиг. 2 б (кривая 3). Так как в предпороговом режиме вид и форма ватт-амперных кривых на выходах первого и второго фотоприемников совпадают, то при токах, меньших порогового, на выходе дифференциального усилителя 9 присутствует практически нулевой сигнал. После превышения порогового тока генерации наблюдается резкий излом ватт-амперной характеристики и возрастание мощности генерации (фиг. 2 б - кривая 3). По точке излома ваттамперной характеристики определяется значение порогового тока генерации полупроводникового лазера. Таким образом, использование двух анализаторов с перпендикулярными осями пропускания и получение ватт-амперной характеристики путем вычитания сигналов на выходах первого и второго анализаторов обеспечивают повышение точности измерения излома ватт-амперной характеристики, а значит, точности измерения порогового тока инверсии по сравнению с прототипом. Источники информации 1. Патент РБ 11935, 2009. 2. Гауэр Дж. Оптические системы связи Пер. с англ. - М. Радио и связь, 1989. С. 284-286. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3