本文選題：半導(dǎo)體激光器 + 可靠性　； 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：自二十世紀六十年代半導(dǎo)體激光器研制成功以來,隨著半導(dǎo)體激光器的發(fā)展,其應(yīng)用范圍越來越廣,尤其是在通信、信息存儲、醫(yī)療、測量、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用使得人們對半導(dǎo)體激光器性能的要求越來越嚴格。如何準確、高效地測量半導(dǎo)體激光器的特性參數(shù)來評價其可靠性已經(jīng)成為一件重要的任務(wù)。本論文圍繞半導(dǎo)體激光器電導(dǎo)數(shù)測試技術(shù)展開研究,旨在研制一臺高性能的大功率半導(dǎo)體激光器測試系統(tǒng)。論文首先綜述了半導(dǎo)體激光器的發(fā)展,對半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用作簡要介紹,同時對半導(dǎo)體激光器電導(dǎo)數(shù)測試技術(shù)的發(fā)展進行了簡要介紹。針對大功率半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電流大的特點,本論文提出一種變步長掃描電流驅(qū)動下的高功率半導(dǎo)體激光器電導(dǎo)數(shù)的測試方法,以實現(xiàn)在采集較少的數(shù)據(jù)量的條件下能快速、準確的檢測出器件的光電特性參數(shù)。本文中,首先按照實驗方案搭建實驗環(huán)境,設(shè)計并且焊接半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動與采樣電路,實現(xiàn)其端電壓和光功率的采集,然后利用現(xiàn)有單片機開發(fā)箱的串口將測量數(shù)據(jù)發(fā)送到PC機,對獲得的數(shù)據(jù)在PC機上利用Matlab軟件進行處理,包括信號濾波、求導(dǎo)和變步長的算法研究。然后建立數(shù)學(xué)模型,設(shè)計算法。在變步長測試算法研究成功之后,根據(jù)選定的測量方法進行測試系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計,包括單片機控制系統(tǒng)、半導(dǎo)體激光器驅(qū)動與檢測電路、電源電路等。軟件設(shè)計部分是在Keil平臺下使用C高級編程語言進行設(shè)計,在半導(dǎo)體激光器測試程序中,將采集到的電壓數(shù)據(jù)和光功率數(shù)據(jù)用數(shù)值微分的方法得到電導(dǎo)數(shù)和光導(dǎo)數(shù)的數(shù)據(jù),系統(tǒng)將數(shù)據(jù)繪制曲線,將并將測試曲線和參數(shù)顯示在LCD屏幕上,同時可以保存至存儲卡中,方便在其它平臺上分析處理。另外,對這些數(shù)據(jù)應(yīng)用最小二乘擬合、線性回歸等方法可以準確求得閾值電流Ith、閾前斜率RS1、閾后斜率RS2、閾后截距b、結(jié)特征參量m、結(jié)電壓飽和深度h、光功率曲線斜率效率ES和最大測試光功率P_(max)等參數(shù)。本論文所研制出的測試系統(tǒng),不用連接PC機便可獨立完成半導(dǎo)體激光器電導(dǎo)數(shù)特性曲線的繪制和電導(dǎo)數(shù)參數(shù)的測量,我們通過測試結(jié)果可以迅速判斷出半導(dǎo)體激光器的優(yōu)劣。由于采用變步長的測試方法,對每只激光器只需要采集150組數(shù)據(jù)就可以精確的得到相關(guān)參數(shù),測試時間不到10秒鐘,快速準確,對器件的損傷小,測試效率高。
[Abstract]:Since the successful development of semiconductor lasers in the 1960s, with the development of semiconductor lasers, their applications have become more and more extensive, especially in communications, information storage, medical treatment and measurement. The application of military and other fields makes the performance of semiconductor laser more and more strict. How to accurately and efficiently measure the characteristic parameters of semiconductor laser to evaluate its reliability has become an important task. The purpose of this thesis is to develop a high performance high power semiconductor laser testing system. In this paper, the development of semiconductor lasers is reviewed, and the applications of semiconductor lasers are briefly introduced. At the same time, the development of electrical derivative testing technology of semiconductor lasers is briefly introduced. In view of the large driving current of high power semiconductor laser, this paper presents a method of measuring the conductance of high power semiconductor laser driven by variable step scanning current, which can realize the fast performance under the condition of collecting less data. The photoelectric characteristic parameters of the device are accurately detected. In this paper, firstly, the experimental environment is built according to the experimental scheme, and the driving and sampling circuit of semiconductor laser is designed and welded to realize the acquisition of terminal voltage and optical power. Then the serial port of the existing single-chip microcomputer development box is used to send the measurement data to the PC, and the obtained data is processed by the Matlab software on the PC computer, including the algorithm of signal filtering, derivation and variable step size. Then the mathematical model is established and the algorithm is designed. After the research of the variable step size testing algorithm is successful, the hardware circuit of the test system is designed according to the selected measurement method, including the single-chip microcomputer control system, the semiconductor laser drive and detection circuit, the power supply circuit and so on. In the part of software design, C high-level programming language is used in Keil platform. In the test program of semiconductor laser, the data of electric derivative and optical derivative are obtained by numerical differential method from the collected voltage data and optical power data. The system draws the curve of the data, displays the test curve and parameters on the LCD screen, and at the same time can save the data to the memory card for easy analysis and processing on other platforms. In addition, the least square fitting is applied to these data, The parameters such as threshold current, threshold front slope RS1, back threshold slope RS2, back threshold intercept b, junction characteristic parameter m, saturation depth h of junction voltage, slope efficiency es of optical power curve and maximum measured optical power P max can be obtained by linear regression method. The test system developed in this paper can draw the electric derivative characteristic curve and measure the electric derivative parameters of semiconductor laser without connecting PC. We can quickly judge the advantages and disadvantages of semiconductor laser by the test results. Because of the variable step size measurement method, 150 sets of data can be obtained accurately for each laser. The test time is less than 10 seconds, the testing time is less than 10 seconds, the speed is accurate, the damage to the device is small, and the testing efficiency is high.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN248.4

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本文編號：1835819