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新方法改进了激光二极管的检测

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本文要害字:同轴电缆激光光纤　GPIB
电信用高功率激光二极管的检测存在一些误差源 。
这些误差源包括耦合高电流脉冲、光探测器耦合、探测器本身的慢速响应和误差 。处理好这些问题 ， 就可以缩短测试时间、提高测试的准确性 ， 降低不合格率 。
LIV曲线
激光二极管的基本检测是光-电流-电压（LIV）曲线 ， 即同时测量电和光的输出功率特性 。这种测试可以在生产的任何阶段进行 ， 但首先用于激光二极管的挑选 ， 即提前排除坏的二极管 。
对被测器件进行电流扫描 ， 记录每一步扫描的电压 ， 同时 ， 使用仪表监测光输出功率 。这个测试最好以脉冲方式在生产初期 ， 在激光二极管被装进模块之前进行 。此时 ， 二极管仍处于原始状态 ， 脉冲检测是必要的 ， 因为此时组件没有温度控制电路 。假如用直流电测试 ， 至少会改变它们的特性 ， 最坏会将它们损坏 。在随后的生产中 ， 当它们被安装在有温度控制的模块中时 ， 可用直流电进行测试 ， 结果可与脉冲测试对比 。另外 ， 一些二极管能通过直流测试但不能通过脉冲测试 。
分析LIV测试数据可以确定激光器的特性 ， 包括产生激光的临界电流、量子效率和输出的非线性特性（图1） 。
检测激光二极管需要一个恰当形式的电流脉冲 。它应尽快地达到满电流状态 ， 并保持足够长时间的平稳 ， 以确保结果的准确 。在最初阶段的测试中 ， 一般使用宽度为0.5ms到1ms的脉冲 。电流变化范围从几十毫安到5安培 。
图一
阻抗匹配
要传递高速电流脉冲给激光二极管 ， 同时要避免反射问题 ， 一般认为可以选用传输线——例如一段同轴电缆 。但最常用的那种同轴电缆有50Ω的阻抗 ， 而二极管的阻抗大约为2Ω ， 很不匹配 。尽管可以串联一个48Ω的电阻 ， 但这样将产生新的问题；50Ω的系统通过5A电流将需要250V的电压 ， 这对于人和设备都是十分危险的 。此外 ， 由于激光器的动态电阻随电流增大而减少 ， 所以测试条件随测试进程而改变 。
使用低阻抗同轴电缆可能是一个有效的解决办法 ， 但这样做会改变激光二极管的动态电阻 。另外一个办法是：用两根10Ω的同轴电缆连接激光二极管 ， 在电缆两端施加脉冲电流（图2） 。这样 ， 对二极管施加小于10V的电压就可产生5A电流 。因为系统有电流源 ， 避免了二极管动态电阻改变带来的问题 。
即使最仔细地对阻抗进行匹配 ， 也不可能完美 ， 因此使用尽可能短的传输线是很实际的方法 。这也是为了将连接激光二极管的回路面积减少到最小 。
图二
电测量
在激光二极管上加上高速脉冲时 ， 测量它的电压和电流不太轻易 。用阴极射线管探测器来测量电压也会引发问题 ， 其中一个问题是如何接地 。探测器的频率范围必须达到1GHz 。
电流测量就简单一点 。用一个低值电阻器（阻值低于激光二极管的电阻）与二极管串联就能进行测量 ， 但要求电阻器的电容和电感系数很低 。绕线电阻器有电感损耗 ， 所以不适于高频测试 。
选择光探测器
现有三种常用探测器材料：硅、锗和铟镓砷（InGaAs） ， 每一种有它自己的优点和缺点 。如图3所示 ， 探测器的选择很大程度上取决于它所适应的波长 。当波长小于800nm时 ， 硅是唯一的选择 。但电信领域中常用的波长在1300nm到1700nm之间 ， 这时铟镓砷是最好的 ， 因为它的响应特性在此区间非常平稳 。然而 ， 铟镓砷对脉冲的响应存在问题 。为避免激光二极管过热 ， 最好用足够短的脉冲来测试 ， 但铟镓砷探测器却需要足够长的时间来达到某种稳定状态 。

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