光纖通信實驗報告1 光源的P I特性測試

1、光纖通信實驗報告1 實驗室名稱：光纖通信實驗室 實驗日期： 2014年12月11日 學 院 信息科學與工 程學院 專業(yè)、班級 姓 名 實驗名稱光源的P-I特性測試 導指 教師 教師評語 教師簽名： 年 月 日 實驗目的： 1、了解半導體激光器LD的P-I特性。 2、掌握光源P-I特性曲線的測試方法。 實驗器材： 1、實驗器材：主控&信號源模塊、2號、25號模塊 各一塊 2、23號模塊（光功率計） 一塊 3、FC/PC型光纖跳線、連接線 若干 4、萬用表 一個 實驗內容： 激光器的電流與電壓的關系類似于正向二極管的特性。該實驗就是通過測量輸出功率和電流關系，對該線性關系進行測量，以驗證P-I的線

2、性關系。最后根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪出光源P-I特性曲線。 實驗原理： 數(shù)字光發(fā)射機的指標包括：半導體光源的P-I特性曲線測試、消光比（EXT）測試和平均光功率的測試。接下來的三個實驗我們將對這三個方面進行詳細的說 明。 P(mW)I(mA)Ith LD半導體激光器P-I曲線示意圖 半導體激光器具有高功率密度和極高量子效率的特點，微小的電流變化會導致光功率輸出變化，是光纖通信中最重要的一種光源，激光二極管可以看作為一種光學振蕩器，要形成光的振蕩，就必須要有光放大機制，也即啟動介質處于粒子數(shù)反轉分布，而且產生的增益足以抵消所有的損耗。半導體激光器的輸出光功率與驅動電流的關系如上圖所示，該特性有一個轉折點

3、，相應的驅動電流稱為門限電流（或稱閾值電流），用I表示。在門限電流以下，激光器工作于自發(fā)輻th射，輸出（熒光）光功率很小，通常小于100pW；在門限電流以上，激光器工作于受激輻射，輸出激光功率隨電流迅速上升，基本上成直線關系。激光器的電流與電壓的關系類似于正向二極管的特性。該實驗就是對該線性關系進行測量，以驗證P-I的線性關系。 P-I特性是選擇半導體激光器的重要依據(jù)。在選擇時，應選閾值電流I盡可th能小，沒有扭折點， P-I曲線的斜率適當?shù)陌雽w激光器：I小，對應P值就小，th這樣的激光器工作電流小，工作穩(wěn)定性高，消光比大；沒有扭折點，不易產生光信號失真；斜率太小，則要求驅動信號太大，給驅動

4、電路帶來麻煩；斜率太大，則會出現(xiàn)光反射噪聲及使自動光功率控制環(huán)路調整困難。 實驗步驟： 1、關閉系統(tǒng)電源，按如下說明進行連線： （1）用連接線將2號模塊TH7（DoutD）連至25號光收發(fā)模塊的TH2（數(shù)字輸入），并把2號模塊的撥碼開關S4設置為“ON”，使輸入信號為全1電平。 （2）用光纖跳線連接25號光收發(fā)模塊的光發(fā)輸出端和光收接入端，并將光 。”光功率計“打到S1收發(fā)模塊的功能選擇開關（3）用同軸電纜線將25號光收發(fā)模塊P4（光探測器輸出）連至23號模塊P1（光探測器輸入）。 2、將25號光收發(fā)模塊開關J1撥為“10”，即無APC控制狀態(tài)。開關S3撥為“數(shù)字”，即數(shù)字光發(fā)送。 3、將25

5、號光收發(fā)模塊的電位器W4和W2順時針旋至底，即設置光發(fā)射機的輸出光功率為最大狀態(tài)； 4、開電，設置主控模塊菜單，選擇主菜單【光纖通信】【光源的P-I特性測試】功能。 5、用萬用表測量R7兩端的電壓（測量方法：先將萬用表打到直流電壓檔，然后將紅表筆接TP3，黑表筆接TP2）。讀出萬用表讀數(shù)U，代入公式I=U/R7，其中R7=33, 讀出光功率計讀數(shù)P。 調節(jié)功率輸出W4，將測得的參數(shù)填入表格。 P(uW) u(V) I(A) 實驗過程原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、波形等）： 1、實驗過程： 實驗接線與結果顯示圖： 在主控&信號源模塊，選擇光纖通信菜單，在其中選擇選擇第一個實驗，光源的P-I特性測試。 2

6、實驗結果記錄 測得參數(shù)填入表格如下： P(uW) 413.7 387.0 309.6 239.8 172.5 97.84 13.62 0.16 0.60 0.34 0.51 0.27 0.43 u(V) 0.64 0.0049 0.0081 0.018 0.013 0.0103 I(A) 0.0155 0.019 P(uW) 7.576 1.318 1.040 0.700 0.5120 0.3750 0.1922 0.05 0.13 0.12 u(V) 0.15 0.09 0.14 0.11 0.0015 0.0027 0.0036 0.0042 0.0033 I(A) 0.0039 0.00

7、45 最后根據(jù)實驗測得數(shù)據(jù)，用Matlab繪出光源P-I特性曲線圖如下： 實驗得LD半導體激光器P-I特性曲線450400350300250Wu/P20015010050002468101214161820I/mA Matlab繪制曲線代碼如下： x=19,18,15.5,13,10.3,8.1,4.9,4.5,4.2,3.9,3.6,3.3,2.7,1.5;y=413.7,387,309.6,239.8,172.5,97.84,13.62,7.576,1.318,1.040,0.700 ,0.512,0.375,0.1922; plot(x,y) ););ylabel(P/uWxlabel(

8、I/mA )特性曲線LD半導體激光器P-I實驗得title(grid on; 對實驗結果曲線圖的閾值電流部分進行局部放大，如圖所示： 實驗得LD半導體激光器P-I特性曲線(閾值電流部分)252015Wu/P10503.844.24.44.64.8I/mA 實驗結果及分析： 通過進行了光源的P-I特性測試實驗，結合了書本上的知識，我對半導體激光器LD的P-I特性有了進一步的了解，同時也掌握了光源P-I特性曲線的測試方法。 首先可以學習到，P和I分別為激光器的輸出光功率和驅動電流，I和P都有其閾值。當I小于閾值電流時，激光器發(fā)出的是自發(fā)輻射光；當I大于閾值電流時，發(fā)出的是受激輻射光，光功率隨驅動電

9、流的增加而增加。故一般信息的傳輸采用調制的方法，一般在I大于其閾值電流的線性區(qū)間上進行調制。且激光器輸出光功率隨溫度的變化而變化，因為激光器的閾值電流隨溫度升高而增大，二是外微分量子效率隨溫度升高而減小，故溫度升高時，輸出光功率明顯下降，達到一定溫度時，激光器就不輻射了。P-I特性也是選擇半導體激光器的依據(jù)，選擇的時候，應該選擇閾值電流盡可能小，沒有扭折點，P-I曲線的斜率適當?shù)陌雽w激光器。 在做實驗的過程中，也因為是初次接觸，還有些不習慣，從這第一個實驗開始對實驗箱的每個模塊進行熟悉，中間在讀數(shù)的時候，我們測得的數(shù)據(jù)波動的很厲害，不能穩(wěn)定地讀數(shù)，所以只能取中間值進行采集。 在實驗的過程中，我們對多組數(shù)據(jù)進行了測量。我們首先由u=0.05(V)測量至u=0.64(V)，發(fā)現(xiàn)了P-I大致的規(guī)律，后又估計在u=0.15(V)左右對應有閾值電流，故又在此范圍附近多測量了幾組，使最終結