Những ưu điểm quan trọng nhất để ứng dụng laser diode công suất cao đó là
hiệu suất biến đổi điện quang cao ( ~50%) và khảnăng điều chỉnh trực tiếp công suất ra bằng cách thay đổi dòng cung cấp. Đặc trưng công suất quang- dòng bơm là một
đặc trưng quan trọng nhất của laser bán dẫn. Ởdưới dòng ngưỡng phát laser, ta thấy chỉ có các photon phát xạ tự phát với công suất quang rất thấp. Ở trên dòng ngưỡng, công suất ra tăng tuyến tính với dòng cung cấp. Ở trong thí nghiệm này, chúng tôi thực hiện khảo sát đặc trưng công suất quang – dòng bơm của laser có bước sóng 808nm .
Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Ngoan
Hình 4.2: Hệđo đặc trưng công suất quang – dòng bơm của laser diode công suất cao
Trên hình 4.1 và 4.2 là sơ đồđo và hệđo mà chúng tôi đã lắp đặt đểđo đặc
trưng công suất quang – dòng bơm của laser bán dẫn công suất cao phát ởbước sóng 808nm. Hệđo gồm có một máy đo công suất quang 13PEM001 của hãng Melles Griot , một hệ vi chỉnh 3 chiều (độ chính xác ~ µm) và các thiết bị chúng tôi đã thiết kế chế
tạo gồm nguồn cấp dòng một chiều và bộổn định nhiệt độ trên cở sở pin nhiệt điện peltier. Laser được đặt trên đế tản nhiệt của pin Peltier. Với thấu kính phi cầu khẩu độ
số lớn (NA=0,48) đặt sau chip laser, toàn bộ chùm laser được hội tụ hết vào đầu thu của máy đo công suất quang. Chúng tôi đã khảo sát đặc trưng công suất quang – dòng
bơm (P-I) của laser diode 808nm tại 4 nhiệt độ khác nhau 20oC, 25oC, 30oC, 35oC. Kết quảthu được trên hình 4.3
Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Ngoan
Hình 4.3:Đặc trưng công suất quang- dòng bơm tại các nhiệt độ khác nhau của laser
bán dẫn có bước sóng 808nm
Nhìn vào kết quả đặc trưng công suất quang – dòng bơm của laser bước sóng 808nm ta thấy. Khi cấp dòng dưới ngưỡng phát laser Ith = 500mA (T=25oC) ta thấy chỉ
có các photon phát xạ tự phát với công suất quang lối ra rất thấp. Ở trên dòng ngưỡng, công suất quang ra tăng tuyến tính với dòng cung cấp. Khi tăng nhiệt độ hoạt động của laser diode ta thấy rằng, dòng ngưỡng của laser cũng tăng theo. Điều này phù hợp với lý thuyết về sự phụ thuộc của dòng ngưỡng vào nhiệt độ hoạt động [8]:
) T T exp( J J 0 j th0 th (4.1) Với Jth là mật độ dòng ngưỡng, Tj là nhiệt độ lớp chuyển tiếp p-n trong laser và T0 là nhiệt độđặc trưng phụ thuộc vào vật liệu làm laser, Jth0 là hệ số (dòng ngưỡng phát laser khi nhiệt độ chuyển tiếp Tj=0oK). Dòng ngưỡng và hiệu suất độ dốc =∆
∆
Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Ngoan
T (oC) 20 25 30 35
Jth (mA) 500 520 540 560
=∆
∆ ( ) 0,78 0,77 0,76 0,75
Bảng 4.1: Dòng ngưỡng và hiệu suất độ dốc của đặc trưng P-I của laser 808nm phụ
thuộc theo nhiệt độ
Chúng tôi cũng đã sử dụng hệđo trên đểđo đặc trưng công suất quang – dòng
bơm của laser diode công suất cao có bước sóng = 670 trước và sau khi đã được chúng tôi ghép nối với sợi quang.
Hình 4.4: Đặc trưng P-I của laser và module laser 670nm
Nhìn trên hình 4.4 ta thấy đường số 1 là đường đặc trưng P-I của laser 670nm
và đường màu số 2 là đường đặc trưng P-I của module laser. Laser loại này có thể cho công suất quang lối ra tới 1W tại dòng bơm I = 1,5 A . Hệ số ghép nối giữa chip laser với sợi quang đường kính lõi sợi 200µm đạt được là = 70%. Chúng tôi cũng đã sử
dụng nguồn dòng một chiều chế tạo để thực hiện đo phổ quang của laser diode 670nm
ở dòng bơm 1500 mA (T=25oC) nói trên như chỉ ra ở hình chèn trong hình 4.4. Phổ
quang nhận được là đa mode dọc đặc trưng cho laser Fabry-Perot.