【通信行业标准(YD)】 半导体激光二极管组件测试方法

中华人民共和国通信行业标准
半导体激光二极管组件测试方法YD/T 701-93
本标准参照采用国际电工委员会（IEC)所制订的标准IEC747-5一1984《半导体器件第5部分：光电子器件》中的有关规定。1主题内容与适用范围
本标准规定了半导体激光二极管组件光电参数的测试项目及测试方法。本标准适用于半导体激光二极管组件光电参数测试。2术语和符号
2.1与特性有关的术语
2.1.1阅值电流
半导体激光二极管产生激光发射所需的最小驱动电流。2.1.2输出光功率
半导体激光二极管在规定工作电流下，以辐射形式发射的光功率。2.1.3额定输出光功率
在保证激光二极管性能可靠的前提下，能连续稳定工作的光功率。2.1.4外微分量子效率
在阈值电流以上，单位时间内输出的光子变化量与引起此变化的注入电子数变化量之比。2.1.5蜂值波长
在发射光谱范围内，辐射强度最大的波长。2.1.6辐射光谱宽度
辐射强度最大值的一半所对应的光谱全宽（FWHM)。2.1.7斜率
分立器件
在光功率-正向电流曲线上，求出额定功率@。和与其相对的正向电流Itt，并同时找出阈值电流I及其对应光功率Φ，此时斜率可由下式求出：斜率二（Φ。一Φ)/（Itot一Ih）2.2符号
如下表所述：
中华人民共和国邮电部1994-03-26批准512
1994-09-01实施
名称与命名
正向电压
探测器监控电流
正向电流
反向电流
微分电阻
阅值电流
光功率
消光比
截止频率
3测试内容
3.1正向电压Vp
3.1.1目的
文字符号
701-93
名称与命名
外微分量子效率
峰值发射波长
辐射光谱宽度
上升时间
延迟时间
存贮时间
下降时间
相对噪声谱密度
噪声功率bZxz.net
测量激光二极管组件在额定输出光功率更。处的压降。3.1.2测试原理图（见图1)
3.1.3原理图说明
D：被测激光二极管；
ATC：自动温度控制装置；
G：直流电流源；
V:电压表；
P：光功率计。
3.1.4测试方法
给被测激光二极管组件施加对应于光功率为Φ。的电流，测量其两端电压。文字符号
3.1.5测试条件
额定输出光功率Φ。
YD/T 701--93
b．ATC应使激光二极管的热沉温度处于25℃。3.2正向电流
3.2.1目的
测量激光二极管组件在额定输出光功率更。处的电流。3.2.2测试原理图（见图2）
3.2.3原理图说明
D:被测激光二极管；
ATC：自动温度控制装置；
G：直流电流源，
P:光功率计。
3.2.4测试方法
给被测器件施加直流偏置，使其辐射输出的光功率更达到规定的额定值，则此时的电流即为正向电流。
3.2.5测试条件
a．额定输出光功率Φ;
b．ATC应使激光二极管的热沉温度处于25℃。3.3阀值电流I.h
3.3.1测量激光二极管产生激光发射所需的最小驱动电流值。3.3.2测试原理图
测试原理图见图2。
3.3.3原理图说明
见3.2.3条。
3.3.4测试方法
在规定范围内，给被测器件施加直流偏置，并记录激光二极管辐射光功率和正向电流间的关系，并在笛卡尔坐标上绘出光功率-正向电流曲线。3.3.4.1计算方法1
在光功率-正向电流曲线上分别作出荧光辐射段与激光辐射段的切线，其交点所对应的电流值即为被测激光二极管的阅值电流值（见图3）。514
蒙光辐射段
3.3.4.2计算方法2
受激光辐射段
YD/T 701--93
在光功率（Φ）-正向电流（1）曲线上作出输出辐射光功率对正向电流的二阶导数曲线，该曲线上出现第一个极大值点所对应的正向电流即为阙值电流Ih（见图4）。3.3.5测试条件
a.ATC应使激光二极管的热沉温度处于25℃；b．脉冲测量时，应注明驱动电流的频率和脉冲宽度以及幅值。3.4激光二极管组件输出光功率-正向电流特性3.4.1目的
测量激光二极管组件在不同电流下的辐射光功率，并给出光功率-正向电流特性曲线。3.4.2测试原理图
测试原理图见图2。
3.4.3原理图说明
见3.2.3条。
3.4.4测试方法
给被测器件增加直流偏置电流，并记录激光二极管组件辐射功率与对应正向电流值，在笛卡尔坐标上绘出光功率-正向电流曲线。
3.4.5测试条件
ATC应使激光二极管热沉温度处于25℃；a.
脉冲测量时，在给定的脉冲重复频率和脉冲宽度下，测量脉冲峰值光功率和脉冲峰值电流的关3.5激光二极管组件输出光功率线性度3.5.1目的
测量激光二极管组件虫-IF曲线饱和前激光辐射段的线性度。3.5.2测试原理图
测试原理图见图2。
3.5.3原理图说明
见3.2.3条。
3.5.4测试方法
给被测激光二极管组件增加直流偏置，并记录激光二极管组件辐射光功率与正向电流的关系，在笛515
卡尔坐标上绘出光功率-正向电流曲线。3.5.5计算方法
YD/T 701—93
在光功率-正向电流曲线上找出额定输出光功率Φ。与其对应的正向电流Ith十Imod，然后向下线性延伸到正向电流为Ih+10%Imod所对应的功率点Φ，由下列公式算出光功率线性度（功率线性度应为计算值中的最大值，用百分比表示）：光功率线性度=
In+10%1
3.5.6测试条件
ATC应使激光二极管的热沉温度处于25℃。3.6消光比
3.6.1目的
X 100%
实际曲线
线性功率
（1）
测量激光二极管组件额定输出光功率Φ。与阀值电流1所对应的输出光功率Φ之比的分贝数。3.6.2测试原理图（见图2）
3.6.3原理图说明
见3.2.3条。
3.6.4测试方法
给被测激光二极管组件施加电流到阈值和额定功率点，并分别测量其相对应的输出光功率Φ和Q。。
3.6.5消光比的计算
额定输出光功率@。与阀值电流Ih所对应的输出光功率Φ之比的分贝数。=10lg(Φ/@h)(dB)
3.6.6测试条件
ATC应使激光二极管热沉温度处于25℃。516
（2）
YD/T 70193
3.7激光二极管组件正向电压VF-正向电流1特性曲线3.7.1自的
测量激光二极管组件在不同电流下的正向电压，并给出电压Vr-电流IF特性曲线。3.7.2测试原理图（见图6）
3.7.3原理图说明
D.被测激光二极管：
ATC：自动温度控制装置；
G：直流电流源；
V:电压表。
3.7.4测试方法
给被测激光二极管组件增加直流偏置电流，并记录激光二极管组件两端电压与对应的正向电流值，在笛卡尔坐标上绘出电压Vr-正向电流IF曲线。3.7.5测试条件
ATC应使激光二极管的热沉温度处于25℃C。3.8微分电阻Ra
3.8.1目的
测量激光二极管组件的微分电阻。3.8.2测试原理图（见图6）
3.8.3原理图说明
见3.7.3条。
3.8.4测试方法
在规定范围内，给被测器件施加直流偏置电流，同时监视其两端之间电压，在笛卡尔坐标上作电流电压曲线。
在电流-电压曲线的线性范围内找出两个邻近的电流工作点I112，及相对应的电压点V1、V2，微分电阻可由下式计算：
Ra = AV/A
式中：
AV-V,--Vi;
Al-I2--I。
3.8.5测试条件
YD/T 701-93
ATC应使激光二极管的热沉温度处于25℃。3.9探测器监控光电流Imop-激光二极管组件输出光功率Φ特性曲线3.9.1目的
测量探测器在激光二极管组件不同的输出光功率下的监控电流1mop，并绘出监控电流1mop-激光二极管组件输出光功率更的特性曲线。3.9.2测试原理图（见图7）
3.9.3原理图说明
D:被测激光二极管；
ATC：自动温度控制装置；
G1:直流电流源；
G2：直流电压源；
P:光功率计；
PD:探测器。
3.9.4测试方法
给激光二极管组件施加不同的直流偏置电流，由此得出相应的额定输出光功率，使背向监视探测器产生相应的光电流I，在笛卡尔坐标上绘出Φ-I。曲线。3.9.5测试条件
ATC应使激光二极管的热沉温度处于25℃。3.10激光二极管组件光谱特性
3.10.1目的
测量激光二极管组件在额定输出光功率下的光谱特性3.10.1.1激光二极管组件峰值波长入p，辐射光谱宽度△入3.10.1.1.1测试原理（见图8）
3.10.1.1.2原理图说明
G：直流电流源；
ATC：自动温度控制装置；
D：被测激光二极管；
M：单色仪。
3.10.1.1.3测试方法
YD/T 701—93
给被测器件施加直流偏置电流，使输出光功率为额定值，单色仪在所需的波长范围内扫描，光电探测器上得到一个最大光功率，其对应的波长为峰值波长，单色仪在入两边适当的波长范围内进行扫描，描绘光谱曲线如图9所示。
【相对光强
相对辐射功率，100%
规定值，50%
A=光谱辐射带宽
测量出最大辐射强度一半所对应的光谱全宽，这宽度即为辐射光谱宽度△入。3.10.1.1.4测试条件
ATC应使激光二极管的热沉温度处于25℃。3.70.1.2激光二极管组件脉冲调制状态下光谱中心波长m及均方根带宽值RMS3.10.1.2.1测试原理图（见图10）510
3.10.1.2.2原理图说明
ATC：自动温度控制装置；
D:被测激光二极管；
YD/T 701—93
Gt:脉冲交流发生器，频率为f,脉宽为t;G?：直流电流源；
C:耦和电容：
M：光谱分析仪，
L：电感。
3.10.1.2.3测试方法
给激光二极管组件施加适当直流偏置电流和脉冲调制电流，使激光二极管组件的输出光功率脉冲幅值达到额定输出光功率，并绘出光谱曲线（见图11）。相对辐射功率，100%
3.10.1.2.4光谱曲线说明
A：光谱曲线中纵模波长。（i=1、2、3、n）；a;：光谱曲线纵模光强（相对值）。（i一1、2、3、n）。3.10.1.2.5光谱中心波长入m的计算由下式表示：ad
3.10.1.2.6光谱均方根值（RMS)的计算由下式表示：
3.11激光二极管组件的脉冲响应3. 11. 1目的
YD/T 701--93
—m)2
测量激光二极管组件的上升时间t，延迟时间，存贮时间t，下降时间。电流
偏量电流
输入脉冲电流
相对光强。%
.（5）
ta，tr，t。和t：在图12中给以规定100%电平是在光脉冲顶端获得的平均输出光功率，零电平是由直流偏置电流获得的输出光功率，521
测试原理图（见图13）
3.11.3原理图说明
D:被测激光二极管；
PD：光电二极管（探测器），
G,:脉冲发生器；
G2:直流电流偏置电源；
G3：直流电压偏置电源；
Ci,C2:耦合电容；
YD/T 701--93
M：测量仪表（例如示波器，频谱分析仪）；R：匹配电阻；
SYN：同步信号；
ATC：自动温度控制装置；
L:电感。
3.11.4测试方法
给被测激光二极管组件施加规定的直流偏置电流和脉冲电流由测试仪器测量并绘出曲线。3.11.5测试条件
要求输入脉冲幅度与占空比(脉宽与重复频率之积)要适当；ATC应使激光二极管的热沉温度处于25℃：直流偏置电流；
为保证测量精度，光电二极管响应时间、测量装置及测量仪器延迟时间要足够短。3.12激光二极管组件的小信号频率特性（截止频率f）3.12.1目的
测量激光二极管组件的小信号频率特性。测试原理图（见图14）
3.12.3原理图说明
G1：频率可调正弦交流发生器；Gz：直流电流偏置电源；
G3：直流电压偏置电源；
R：匹配电阻；
C，C2:耦合电容；
M：测量仪器；
D:被测激光二极管；
PD：光电二极管（探测器）；
ATC：自动温度控制装置；
L:电感。
3.12.4测试方法
YD/T 701—93
给被测激光二极管组件施加直流偏置电流，并送加交变正弦调制电流。保持交变调制电流恒定，增加调制频率，直到光电二极管（探测器）的交流输出信号下降3dB，此时所对应的频率为截止频率f。（见图15）。3.12.5测试条件
ATC应使激光二极管的热沉温度处于25℃；a、
直流偏置电流；
光电二极管频率响应大于截止频率f。；为防止交流输出信号失真，交变调制正弦信号电流应足够小。523
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