高精度直流電壓源在半導(dǎo)體激光器測(cè)試中的應(yīng)用

半導(dǎo)體激光器是光纖通訊，激光顯示，氣體探測(cè)等領(lǐng)域中的核心部件，受到各國(guó)科技人員的廣泛關(guān)注。在半導(dǎo)體激光器的生產(chǎn)、研發(fā)過程中，對(duì)激光器的光電特性的測(cè)量尤為重要，是控制激光器制備工藝的穩(wěn)定性，激光器性能可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

半導(dǎo)體激光器是半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換器件。如圖1所示，半導(dǎo)體激光器由多層材料構(gòu)成。自下而上包括背電極，襯底，下光限制層，下波導(dǎo)層，有源層，上波導(dǎo)層，上限制層，上電極。不同層由不同的外延材料組成。

如此層狀結(jié)構(gòu)是為了達(dá)到（1）載流子（電子，空穴）的注入復(fù)合發(fā)光，（2）光子橫向限制，形成光波導(dǎo)的目的。外延完成的層狀結(jié)構(gòu)要經(jīng)過刻蝕工藝，形成脊波導(dǎo)，在脊波導(dǎo)上制備接觸電極。如此脊波導(dǎo)的目的：（1）限制電流側(cè)向擴(kuò)散，（2）形成光子的側(cè)向波導(dǎo)。制備完的圓片經(jīng)過解理，鍍膜，燒焊，壓焊引線等工藝得到待測(cè)量的激光器，如同2所示。

當(dāng)向激光器電極注入電流時(shí)，激光器PN結(jié)兩側(cè)的電子和空穴大量的涌入有源區(qū)，在有源區(qū)電子空穴對(duì)復(fù)合，產(chǎn)生大量的光子，光子在波導(dǎo)的作用下沿軸方向傳播，在激光器端面，反射光形成激射條件，透射光則為激光器輸出的激光。

激光器工作特性主要體現(xiàn)在（1）PN結(jié)特性，串聯(lián)電阻，（2）激光器的激射閾值，激光器斜率效率。這些特性決定了激光器的出光功率，功率轉(zhuǎn)換效率，工作壽命等性質(zhì)。生產(chǎn)和科研過程中經(jīng)常采用PIV測(cè)量方法獲得這些重要參數(shù)。

ATS-2000V系列是一款高精度、高穩(wěn)定性電壓輸出的電壓源。最大輸出200V的電壓，最小電壓分辨率可達(dá)2μV，輸出精度高，噪聲低。操作面板液晶顯示，簡(jiǎn)潔易懂，易于操作。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、可靠性好、速度快，提高生產(chǎn)效率的同時(shí)也增加了測(cè)試精度和可靠性，降低了大量測(cè)試的成本。

集成PIV系統(tǒng)由系統(tǒng)主要由ATS-2000V雙通道精密源測(cè)量單元SMU、積分球、夾具及軟件組成。ATS-2000V的一個(gè)通道作為激光器的電流源同時(shí)測(cè)量激光器的電壓V。LD的激射出光耦合入積分球，由積分球探測(cè)器轉(zhuǎn)化成光電流進(jìn)入ATS-2000V高精度電壓源的另一個(gè)通道，用ATS-2000V測(cè)得的光電流乘以積分球探測(cè)器功率電流轉(zhuǎn)換系數(shù)就得到了激光器的出光功率。B2900A由USB端口與PIV測(cè)量軟件連接，完成測(cè)量控制和數(shù)據(jù)采集。

集成PIV系統(tǒng)的可擴(kuò)充性也是其在半導(dǎo)體激光器研發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用中的突出的優(yōu)點(diǎn)。集成PIV系統(tǒng)的硬件部分，包括ATS-2000V精密測(cè)量單元，測(cè)量平臺(tái)，由GPIB或USB等端口與計(jì)算機(jī)連接。因此，集成PIV系統(tǒng)硬件部分可以配合用戶通過NationalInstrument等軟件平臺(tái)編寫的測(cè)試軟件程序，完成用戶需要的，更為復(fù)雜的測(cè)量任務(wù)。

在半導(dǎo)體激光器的生產(chǎn)和研發(fā)過程中，要對(duì)半導(dǎo)體激光器芯片進(jìn)行大量的PIV測(cè)試。相比傳統(tǒng)的分立復(fù)雜的PIV測(cè)試系統(tǒng)，ATS-2000V精密測(cè)量單元集成的PIV測(cè)試系統(tǒng)具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，精度高，可靠性強(qiáng)，測(cè)量迅速等優(yōu)勢(shì)，大大降低了激光器芯片PIV性能測(cè)量的操作成本，時(shí)間成本，同時(shí)增加了PIV測(cè)量的靈活性。ATS-2000V高精度電壓源將會(huì)在半導(dǎo)體激光器生產(chǎn)和科研等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。