[发明专利]一种垂直腔面发射激光器的外量子效率测试方法

说明书

本发明公开一种垂直腔面发射激光器的外量子效率测试方法，属于光电测试技术领域。本发明提供的方案为：测量垂直腔面发射激光器的光功率随电流变化关系，对垂直腔面发射激光器荧光模式和激光模式区域的数据通过线性拟合获得阈值电流，此外，还需测量垂直腔面发射激光器的光谱，进一步，利用阈值电流和工作波长获得外量子效率随注入电流的变化规律。本发明有以下优点：考虑了注入电流使得波长发生红移这一因素，计算结果精确度更高；能够方便测量封装或未封装的垂直腔面发射激光器外量子效率，可用于分析芯片结构和封装结构对垂直腔面发射激光器外量子效率的影响。

技术领域

本发明属于光电技术测试领域，具体涉及一种利用电致发光光功率和电致发光光谱测量垂直腔面发射激光器外量子效率的方法。本发明适用于所有波长的垂直腔面结构激光器的外量子效率的测量。

背景技术

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种高效率的发光器件，能够将电能高效率地转化为光能，垂直腔面发射激光器(VCSEL)在高速光通信、生物医学、工业、汽车和消费类产品中的光学传感中发挥重要作用，其发光效率可以用垂直腔面发射激光器(VCSEL)的外量子效率来表征，即单位时间从垂直腔面发射激光器(VCSEL)发射到自由空间中的光子数与单位时间注入到垂直腔面发射激光器(VCSEL)的电子数的比值。目前，由于垂直腔面发射激光器(VCSEL)的温度特性以及工作波长的红移问题，使得如何准确测试垂直腔面发射激光器(VCSEL)的外量子效率一直是重要问题。因此，通过一种方法来去测量垂直腔面发射激光器(VCSEL)的外量子效率，消除上述影响，使其更接近真实值具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种垂直腔面发射激光器的外量子效率测试方法，该方法采用测量垂直腔面发射激光器光功率随注入电流变化的关系，在光功率-电流曲线中，通过荧光和激光模式的数据进行线性拟合，两段直线交点对应的横坐标即为阈值电流，再测试垂直腔面发射激光器光谱，获得工作波长与电流的关系，计算得到外量子效率随注入电流的变化关系。本发明所述方法考虑了注入电流使得波长发生红移这一因素，计算结果精确度更高；能够方便测量封装或未封装的垂直腔面发射激光器外量子效率，可用于分析芯片结构和封装结构对垂直腔面发射激光器外量子效率的影响。

本发明所述的一种垂直腔面发射激光器的外量子效率测试方法，该方法采用测量垂直腔面发射激光器光功率随注入电流变化的关系，在光功率-电流曲线中，通过荧光和激光模式的数据进行线性拟合，两段直线交点对应的横坐标即为阈值电流，再测试垂直腔面发射激光器光谱，获得工作波长与电流的关系，计算得到外量子效率随注入电流的变化关系，具体操作按下列步骤进行；

a、测量垂直腔面发射激光器光功率和工作波长随注入电流的变化关系，电流范围为从0mA-30mA，测量垂直腔面发射激光器的波长和光功率时控制测试温度一致；

b、根据步骤a测试的工作波长随注入电流的变化关系结果，由公式计算出与注入电流对应的禁带宽度；

c、将步骤a获得的光功率-电流曲线中，分别取荧光和激光模式的数据，通过最小二乘法求出其一元线性回归的方程y＝ax+b，其拟合方程为；

d、根据步骤c的两条拟合直线，确定光功率-电流曲线中垂直腔面发射激光器的阈值电流为两拟合直线交点对应的x轴坐标；

e、根据步骤b和步骤d获得的禁带宽度和阈值电流，利用公式：

计算出外量子效率随注入电流的变化曲线，即得垂直腔面发射激光器的外量子效率。

所述垂直腔面发射激光器工作波长覆盖300nm-1600nm。

本发明提供一种垂直腔面发射激光器的外量子效率测试方法，包括：

测量获得垂直腔面发射激光器光输出功率与注入电流关系图；