半导体激光器光谱测量与模式分析 [实验目的] 1.了解半导体激光器的工作原理和相关特性： 2.掌握半导体激光器模式参数的测量方法。 [实验原理] 半导体激光器的模式分为空间模和纵模（轴模）。空间模描述围绕输出光束 轴线某处的光强分布，或者是空间几何位置上的光强（或光功率）的分布，也称 远场分布：纵模则表示一种频谱，它反映所发射的光束其功率在不同频率（或波 长)分量上的分布。二者都可能是单模或者出现多个模式（多模）。边发射半导体 激光器具有非圆对称的波导结构，而且在垂直于异质结平面方向（称横向）和平 行于结平面方向（称侧向）有不同的波导结构和光场限制情况。横向上都是异质 结构成的折射率波导，而在侧向目前多是折射率波导，但也可采取增益波导， 因此半导体激光器的空间模式又有横模与侧模之分。图1表示这两种空间模式。 、电流 徽光求 图1半导体激光器横模与侧模 由于有源层厚度很薄（约为0.15μm),都能保证在单横模工作；而在侧向 则其宽度相对较宽，因而视其宽度可能出现多侧模。如果在这两个方向都能以 单模（或称基模）工作，则为理想的TE模，此时出现光强峰值在光束中心且呈 “单瓣”。这种光束的光束发散角最小、亮度最高，能与光纤有效地耦合，也能 通过简单的光学系统聚焦到较小的斑点，这对激光器的应用是非常有利的。相 反，若有源区宽度较宽，则发光面上的光场（称近场）在侧向表现出多光丝，好 似一些并行的发光丝，在远场的侧向则有对应的光强分布，如图2所示。这种 多侧模的出现以及它的不稳定性，易使激光器的P-I特性曲线发生“扭折” (kik),使p-I线性变坏，这对信号的模拟调制不利：同时多侧模也影响与光纤半导体激光器光谱测量与模式分析 [实验目的] 1. 了解半导体激光器的工作原理和相关特性； 2. 掌握半导体激光器模式参数的测量方法。 [实验原理] 半导体激光器的模式分为空间模和纵模(轴模)。空间模描述围绕输出光束 轴线某处的光强分布，或者是空间几何位置上的光强(或光功率)的分布，也称 远场分布；纵模则表示一种频谱，它反映所发射的光束其功率在不同频率(或波 长)分量上的分布。二者都可能是单模或者出现多个模式(多模)。边发射半导体 激光器具有非圆对称的波导结构，而且在垂直于异质结平面方向(称横向)和平 行于结平面方向(称侧向)有不同的波导结构和光场限制情况。横向上都是异质 结构成的折射率波导，而在侧向目前多是折射率波导，但也可采取增益波导， 因此半导体激光器的空间模式又有横模与侧模之分。图 1 表示这两种空间模式。 图 1 半导体激光器横模与侧模 由于有源层厚度很薄(约为 0.15μm)，都能保证在单横模工作；而在侧向， 则其宽度相对较宽，因而视其宽度可能出现多侧模。如果在这两个方向都能以 单模(或称基模)工作，则为理想的TEM00模，此时出现光强峰值在光束中心且呈 “单瓣”。这种光束的光束发散角最小、亮度最高，能与光纤有效地耦合，也能 通过简单的光学系统聚焦到较小的斑点，这对激光器的应用是非常有利的。相 反，若有源区宽度较宽，则发光面上的光场(称近场)在侧向表现出多光丝，好 似一些并行的发光丝，在远场的侧向则有对应的光强分布，如图 2 所示。这种 多侧模的出现以及它的不稳定性，易使激光器的P-I特性曲线发生“扭折” (kink)，使P-I线性变坏，这对信号的模拟调制不利；同时多侧模也影响与光纤 1