半导体激光器噪声测试系统

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1、吉林大学硕士学位论文摘要随着光电子技术的发展，半导体激光器作为一种重要光源，在光纤通信、光传感、信息存储，医疗以及泵浦固体激光器和光纤放大器等领域得到广泛应用。作为重要部件的半导体激光器是否可靠是应用系统能否可靠工作的关键。研究半导体激光器的可靠性及其规律对于改善其性能和正确使用器件有着重大意义。目前半导体激光器通常采用电老化方法进行可靠性评价和筛选。在电老化过程中，好的器件也要经受考验，受到热、电冲击，使器件寿命缩短。在长时间电老化过程中如果遇到系统失控或停电等意外情况，会使器件成批损坏，损失将是严重的。

2、而且电老化对器件中的潜在缺陷不敏感。表现为:电老化筛选认为合格的器件在使用过程中也会发生快速失效。因此如何制备高可靠器件、如何分析影响器件可靠性的因素以及如何把不合格器件(包括具有潜在缺陷的器件)快速、无损、方便地筛选出去是pfi待解决的问题。半导体激光器在工作时，其两端的pn结电压会出现随机涨落，称为电噪声。电噪声反映了材料或器件的不完整性，特别是对影响器件可靠性的潜在缺陷极为敏感，在器件质量表征和可靠性评价方面显示出了巨大潜力。本文首先综述了半导体激光器的噪声特性，特别是对激光器电噪声作了重点论述，包括

3、电噪声的种类、特点、产生机制、主要应用等。然后介绍了半导体激光器噪声常用的测量方法，其中基于PC机的数字测量方法是本人在论文期间重点研究方向。并在随后的章节中作了详细介绍。下面就该测量方法作一下介绍:1‘研究该测盆方法的目的:实际上该测量方法的理论基础就是直接测量法，结合互谱技术。以往的方法是将被测信号经放大后送入到频谱分析仪中进行处理。但是通常频谱分析仪只有两个或四个端口，也就是说最多只能同时对两个或四个器件进行检测。而实际当中往往需要同时对十几个甚至几十个以上的器件进行检测，频谱分析仪显然是不够的。随着

4、计算机技术的不断提高，各种数据采集板/，卡也随之产生并越来越完善，同时虚拟仪器技术在近些年来也的不断发展，所有的这些使我们想到，如果借助吉林大学硕士学位论文软件的强大功能，采用计算机来代替频谱分析仪，并选择一个多通道(比如64通道)数据采集卡，那么刚才的问题就解决了，也大大的降低了系统的成本。实际上，这些并不难做到。2.该测量系统的硬件部分:如同所有的信号检测系统，如果信号比较微弱的话，则要先对信号进行放大。本系统主要是针对半导体激光器及其它半导体器件的电噪声测量的，这些噪声电压是及其微弱的，通常在几nV到

5、几十nV之间.所以需要对他们进行放大，以达到数据采集卡的分辨范围，同时放大器的本底噪声要低于这些噪声电压。本论文采用了两到三级放大(视实际情况而定)，总体放大倍数在1了一1护之间，达到了采集卡的采集范围。由于整个系统的本底噪声主要取决于前置放大器，也就是第一级放大。所以本论文所述测试系统采用了英国EG&G公司生产的Model5184放大器作为前置级放大器，其噪声电压为0.8nV/Hz"2，固定放大倍数为1000，基本满足了测量要求。第二级放大我们采用了AD公司生产的AD625仪器放大器，其噪声电压为5nV/

6、Hz'/2，放大倍数1-100之间可调，也满足了第二级放大的要求。之后.本论文设计了一个二阶低通滤波器和采集卡保护电路，主要是起抗混叠滤波和保护采集卡的作用，并且还有一定的放大作用。最后的数据采集部分采用的是阿尔泰公司生产的USB2007数据采集板，该板是USB总线兼容的数据采集板，可经由USB电缆接入计算机，板上装有14Bit分辨率的A/D转换器。为用户提供了4路模拟输入通道。AID转换器输入信号范围15V,USB2007板还有16路开关盘输出和测频功能。3.该测量系统的软件部分;本论文的软件部分采用La

7、bVIEW6.0和VisualC十十6.0编写，主要的功能是频谱分析，其中还包括时域波形显示、谱分析、谱密度分析、互谱分析和频率响应分析。目前正在设计将小波分析嵌入到里面。由于是模仿日本ADVANTEST公司生产的R9211B/CFFT分析仪的一些功能，所以软件也包括有滤波、加窗、平均等必备功能，使得其具有较完善的分析功能。编写软件所用的LabVIEW6.0语言是美国吉林大学硕士学位论文NationalInstrument公司专为“虚拟仪器”设计而开发的，采用图形化编程，包含各种功能函数，从而使编程的工作方

8、便、快捷，编制出的软件界面美观、类似于实际仪器。数据采集板的驱动程序采用VisualC++6.0编写，执行速度较快，与LabVIEW之间采用DLL连接，使数据的采集与处理达到完美的结合。4.小结:整个系统的关键是前置级放大器，它的自身噪声电压大小决定了系统能否有效的获取有用数据，得到正确的分析结果。目前我们也在研制本底噪声更低的放大器，同时采取更有效的屏蔽措施，以降低整个系统的本底噪声。AbstractWitht