【摘 要】
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蓝光具有波长短、光束发散角小的优点,因此蓝光半导体激光器在高密度存储、彩色激光显示、激光探测、激光医学等诸多方面得到了广泛应用。半导体器件中的低频噪声与器件失效及内部缺陷存在联系,因此可以通过低频噪声对半导体器件进行可靠性表征。此外,半导体激光器作为温度敏感器件,可以将工作温度作为控制因素,对激光器在不同温度下的低频噪声表现进行研究。本文设计了针对450nm蓝光半导体激光器的测量系统,该系统可同时
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蓝光具有波长短、光束发散角小的优点,因此蓝光半导体激光器在高密度存储、彩色激光显示、激光探测、激光医学等诸多方面得到了广泛应用。半导体器件中的低频噪声与器件失效及内部缺陷存在联系,因此可以通过低频噪声对半导体器件进行可靠性表征。此外,半导体激光器作为温度敏感器件,可以将工作温度作为控制因素,对激光器在不同温度下的低频噪声表现进行研究。本文设计了针对450nm蓝光半导体激光器的测量系统,该系统可同时实现温度控制和低频噪声测量,为半导体激光器可靠性研究提供了噪声测量手段和实验依据。在半导体激光器基本特性研究基础上,文中设计了由偏置电路、EMI滤波电路、前置放大器、激光器温度控制模块、数据采集模块以及屏蔽模块构成的低频噪声测量系统。其中偏置电路可以为待测激光器提供连续可变的偏置电流,温度控制模块可以改变激光器的工作温度,二者结合使激光器保持在不同的工作状态下方便测量;EMI滤波器针对来自电源和传输线上的电磁干扰（Electromagnetic Interference,EMI）信号进行抑制,保证测量精度的同时滤除高频信号;由于低频电流噪声可低至pA/（?）级,为达到数据采集模块的动态范围,文中设计了前置放大器对信号进行I/V变换及放大,最终数据采集模块通过USB将低频噪声数据传送至PC,完成对噪声数据的存储和谱估计,整个系统通过单片机进行协调和控制。基于该低频噪声测量系统,文中设计测量方案对系统的温度控制功能进行了验证,并分别将待测激光器设置在20℃、25℃、30℃的工作温度下,得到三组1/f低频噪声功率谱密度数据。通过数据和功率谱密度曲线比对分析可知,随着温度上升低频噪声功率谱密度明显增大,在1Hz处温度提高5℃后噪声功率谱密度增大了一个数量级。本文中所设计的系统能够实现对450nm蓝光半导体激光器1/f低频噪声数据的准确测量,为进一步研究低频噪声与半导体激光器工作温度及可靠性的联系提供了实验支撑,具有一定的实用价值。
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