２０１ １年第３期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｆｅｂ．２０１ １ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１１．０３．０１４ 温度对半导体激光器特性的影响 陈苗陈福深肖勇 电子科技大学通信与信息工程学院，成都６１ １ ７ ５１ 加入了温度因素的影响。本文利用修 正的速率方程，借助激光器等效电路 中引入温度的影响。借助半导体激光器等 效电路模型，模拟仿真了温度对直调激光 模型【３】【４］，使用电路仿真软件ＰＳｐｉｃｅ模 拟了温度对激光器阈值，激光器频率 响应，激光器脉冲调制特性和激光器 器Ｐ－Ｉ特性、频率响应特性、脉冲调制特 性和啁啾特性的影响。 关键阕 ｊ 麓 ？ 一 蕊譬 篱 啁啾特性的影响。 温度；速率方程；直调激光器；啁啾 Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｒａｔｅ １激光器速率方程 单模激光器速率方程描述了鼓漉子密室 塌嚣电冠 Ⅳ（ｒ）．光子罨室ｓ（ｏ，光场相位 ㈣之间的关 系，能够镘好地分析激光器的动态调制特性 以下是速率方程的一般形式 ｅｑｕａｔｉｏｎｓ ｔｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｔｈｅ ｄｙｎａ￣ｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｅｒｓ．Ｕｓｉｎｇ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｍｏｄｅｌ， ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｌａｓｅｒｓ’ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｐ－Ｉ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｓｐｏｎｓｅ，ｐｕｌｒｓｅ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｎｄ ｃｈｉｒｐ ｗｅｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ． ｄａｔ）： 图１不同温度下激光器Ｐ—Ｉ特性 曲线 图ｌ反映了不同温度下激光器输 出功率与偏执电流的关系，通过Ｐ－Ｉ特 性曲线可以反映温度对激光器阈值电流 的影响。由图可以看到随着温度的升高 激光器的阈值电流显著增加。 （２）温度对激光器频率响应的影 响 塑塑：型一 ｄｔ ＝ 一旦！ ！ ＝兰 “１（１） （１一 （ｆ）） 一 ＋ 目 ｆ ㈤ （３） （ （ ）一 ）一 ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｒａｔｅ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ；ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｌａｓｅｒｓ；ｃｈｉｒｐ 式中 （，）是注入电流， 是电子电荷， 是育 源区体积， ， 为载流子寿命和光子寿命， 岛是增益系数， 是透明载流子密度，￡是 图２反映了不同温度下激光器 频率响应曲线，在偏执电流和调制 幅度相同的情况下，温度改变对激 光器频率响应的影响如下图。温度 越高激光器的调制带宽越小，调制 的中心频率越低，同时输出光功率 也更低。 增益压缩因子，Ｉ＿是光因子， 是自发辐 射系数， 是线宽增益因子 激光器的啁嗽与光场相位有以下关系： 引言 众所周知，温度对激光器的阈 值电流有着显著的影响…。同样，激 ＝ ㈤ 左速率方程中，只有 和 是与温室相 光器的输出特性也随温度的变化有 着显著的不同。因此，在设计激光器 控制电路时温度是重点考虑对象之 一关的墨，加入温麦影响可分别表示为瞄： ｇ（ ）＝ｇｏ ｅｘｐ（一Ｔ ） ｆ ）＝ Ｖ。ｅｘｐ（Ｔ ）．篡中 是漾光器拷鬣 温度； 。 速率方程能够很好地描述激光 器的电光特性。虽然，速率方程有着 度特性的表达形式。Ｂ Ｙ ｒ ｅ １３和 ２模拟仿真结果 ｉ酣惭翠Ⅻｒ， 对速率方程加上温度修正，利 各种形式的变形，但很少有包含温 用等效电路模型……，模拟了温度对 Ｋｅａｔｉｎｇ提出了对速率方程的修正１２Ｉ， 激光器特性的影响。 （１）温度对激光器阀值的影响 图２不同温度下激光器频率响应 曲线 （３）温度对脉冲调制激光器输 出特性的影响 图３反映了相同脉冲调制情况下 温度对激光器输出的影响。对于相同的 显著的影响，因此温控电路是激光发 射机中重要的一部分。 上接第４５页 脉冲调制，温度越高激光器的输出功率 越低，延迟时间也越长。 （４）温度对激光器啁啾特性的 影响 图４反映了相同脉冲调制下温 度对激光器啁啾特性的影响，在脉 冲上升和下降沿光波频率会出现偏 移，偏移大小反映了啁啾大小。由仿 真结果可知温度越高激光器的瞬态 啁啾越大。 维。丝素蛋白有特异的螺旋蛋白结 构，含亲水性基团。蚕丝含有十几种 氨基酸，９ ８％为多孔蜂窝体蛋白质细 长纤维，能吸收、储存大量空气和水 分。 利用智能纤维：蚕丝纤维、植物 纤维复合药用植物成分、微量元素。 纳米技术：纳米技术处理纤维、 磁化纤维，磁疗、红外线疗，抗菌、 抑毒、防辐射。 ４．讨论 基础时空系统是２维的，时空系 统可以扩张到２“维，ｎ为可任意大的 自然数。混沌态是时空系统的低维 化，结构态是时空系统的化。 为研究质量来源，用实数系统 表示能量系统，用复数系统表示质 『１１Ｇ．Ｈ．Ｔｈｏｍｓｏｎ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ 量系统，虚数时空场表示质量场。用 图３不同温度下激光器脉冲调制 响应曲线 ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎ 太数系统表示生物系统，用复数系 （Ｇａｉｎ）（ＡｓＰ）ＤＨ ｌａｓｅｒｓ ａｔ １．３ ａｎｄ １．５ ｍ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ．ＩＥＥ Ｐｒｏｃ．，Ｉ ９８１， 统表示环境系统，活数时空场表示 生物场。生物场与环境系统相互作 用可以生成生物系统。时空系统的 化造成事物由简单到复杂。 研究了数字生物、生物场。开发 了一种利用蚕丝纤维的神木机器人。 １２８（２）：３７—４３ ［２］Ｄ．Ｍ．Ｂｙｒｎｅ，Ｂ．Ａ．Ｋｅａｔｉｎｇ．Ａ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ Ｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｒａｔｅ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ．１ＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１ ９８９，１（｛１）： ５５６—３５９ 日 恻Ｉｎｔ） 在理疗保健实践中，将心理疗法和 生理疗法有机地结合起来。 ［５］Ｒ．Ｓ．Ｔｕｃｋｅｒ，Ｄ．Ｊ．Ｐｏｐｅ． Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｓｅｍｉｃＯｎｄｕｃｔＯｒ 图４不同温度下激光器啁瞅特性 曲线 ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｓｅｒｓ．］ＥＥ Ｔｒａｎｓ。Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ３结束语 由仿真曲线可以看出温度的升 Ｔｈｅｏｒｙ Ｔｅｃｈ．，１ ９８３，５１（５）：２８９－ ２９４ 高对激光的性能有着明显的不利影 响。主要表现为：１）随着温度的升 高激光器的闽值电流显著增加；２） 温度越高激光器的调制带宽越小， 调制的中心频率越低，同时输出光 功率也更低；３）对于相同的脉冲调 制，温度越高激光器的输出功率越 低，延迟时间也越长；４）温度越高 激光器的瞬态啁啾越大。 通过在速率方程中引入温度因 ［４］陈维友，刘式墉． 激光二极管 动态调制分析模型及其应用［Ｊ］． 半 导体学报，１ ９９ １，１ ２（７）：４ １ ６— ４２２ ［５］Ｊ．Ｃ．Ｃａｒｔｌｅｄｇｅ，Ｒ．Ｃ．Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎ． Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ＤＦＢ ｌａｓｅｒ ｒａｔｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ｓｙｓｔｅｍ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｕｒｐｏｓｅｓ． ［１］杨纯斌，蔡勖．夸克与轻子物理 原理导引［Ｍ］．武昌：华中师范大学 出版社．２ ０ ０ ０ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １ ９ ９ ７ ［２］焦善庆，蓝其开．亚夸克理论［Ｍ］ 重庆出１６．社．１ ９ ９ ６ １ ５（５）：８５２—８８０ ［６］祝宁华．光电子器件微波封装和测 试．科学出版社．２００７，２８—２９ 陈苗 电子科技大学通信学院研究生。 ［５］刘成芳．理论电磁 Ｍ］．天津科 学技术出版社．１ ９ ９ ５ 素的方法，模拟仿真了温度对激光 器输出特性和调制特性的影响，可以 看到温度的变化会对激光器的特性造成 蠢 爰≯≮ 蠢ｔ ｊ ［４］李广新．电磁学生物应用概论 ［Ｍ］．中国农业出版社．１ ９ ９ ７ ４７
