中国科学技术大学：《光电子技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十一章 半导体发光器件（主讲：明海）

低温下,半导体激光器的纵模结构比较清晰,但是在室温下 工作时,发射光谱变得复杂,出现“丝状发光”现象,而且 激光的峰值波长也向长波移动 实验证明,低温时,波长增长率约为0046nmK;接近室温时 ,波长增长率则约0.26nmK.峰值波长在77K时为0.84um,在 300K时为0902um

低温下，半导体激光器的纵模结构比较清晰，但是在室温下 工作时，发射光谱变得复杂，出现“丝状发光”现象，而且 激光的峰值波长也向长波移动。 实验证明，低温时，波长增长率约为0.046nm/K；接近室温时 ，波长增长率则约0.26nm/K.峰值波长在77K时为0.84um，在 300K时为0.902um

激光光谱随温度的变化: dn 2n dL 2L/ an 2L/ an dn dt m dt n、oT),m(a4JdT (1144) 移项整理得: n oL a on da L ar n aT (114.5) 7 / 孔a元丿r 对于多数半导体激光器,正的数量级为06/K,可忽略不计 则(115)改为 dt 1 dn an n an (11.46) n dr naT nan

激光光谱随温度的变化： 移项整理得： 2 2 2 T d n dL L n L n d dT m dT m T m dT           = + +           1 T L n d L T n T dT n n           +      =    −      (11.4.5) (11.4.4) (11.4.6) 对于多数半导体激光器， 的数量级为 ，可忽略不计 则(11.4.5)改为： dL dT 6 10 / K − 1 1 1 T d n n dT n T n            = −          

合并(1143和(114.6便可以得到纵模间隔表示的折射率随温度 的变化率公式为: n dn aT2L△adT (114.7) 将波长换成频率,则式(1143)和(1146)改为 △v (114.8) v on 2nL(1+ n av an av OT' (114.9 OT v an n(+n ov

( ) 2 n d T L dT      =   合并(11.4.3)和(11.4.6)便可以得到纵模间隔表示的折射率随温度 的变化率公式为： 将波长换成频率，则式（11.4.3）和（11.4.6）改为 (11.4.8) (11.4.9) (11.4.7) 2 (1 ) c n nL n     =  +  ( ) [1 ( ) ] T n T T n n n         − =   + 

对于(Omm)=(/0v/(v/m),若仅仅由于吸 收边位移而引起折射率n的变化,就可得到 an、1dE otay h dT (114.10) 由上可得E,频率V和相邻纵模间隔间关系 (h)A12Ln△v、dE (114.11) dT

对于 若仅仅由于吸 收边位移而引起折射率n的变化，就可得到 由上可得 ，频率 ，和相邻纵模间隔间关系 1 ( ) ( ) ( ) g T n n dE T h dT     = −   ( ) 2 (1 ) g d h Ln dE dT c dT   = − E g  ( ) ( )T ( )n   = −   n T n d dT    (11.4.10) (11.4.11)

用△v和dE/的实15 测值,便可从上式预 禁带宽度 a(A) 测出半导体激光频率 随温度变化的规律。 1.50 右图所示的实验用的激 8500 光器,其施主浓度为 1.4 2×10 18 cm 激光峰值位置 激光器光子能量随温1.0 度上升而下降,该变 9000 化与禁带宽度随温度 的变化相符 100 200 300 T(K) 图11.6激光峰值波长随温度变化曲线

用 和 的实 测值，便可从上式预 测出半导体激光频率 随温度变化的规律。 右图所示的实验用的激 光器，其施主浓度为 。 激光器光子能量随温 度上升而下降，该变 化与禁带宽度随温度 的变化相符  g dE dT 18 3 2 10 cm − 