半导体激光器特性测量
光纤通信实验报告
XX学号时间地点实验题目半导体激光器P-I特性测试实验一、实验目的1、学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理2、了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系3、掌握半导体激光器P（平均发送光功率）-I（注入电流）曲线的测试方法二、实验内容1、测量半导体激光器输出功率和注入电流，并画出P-I关系曲线2、根据P－I特性曲线，找出半导体激光器阈值电流，计算半导体激光器斜率效率三、实验仪器1、ZY12OFCom23BH1型光纤通信原理实验箱1台2、FC接口光功率计1台3、FC-FC单模光跳线 1根4、万用表1台5、连接导线 20根四、实验步骤1、用导线连接电终端模块T68(M)和T94(13_DIN)。
2、将开关BM1拨为1310nm,将开关K43拨为“数字”，将电位器W44逆时针旋转到最小。
3、旋开光发端机光纤输出端口（1310nm T）防尘帽，用FC-FC光纤跳线将半导体激光器与光功率计输入端连接起来，并将光功率计测量波长调整到1310nm档。
4、用万用表测量T97（TV+）和T98(TV-)之间的电阻值（电阻焊接在PCB板的反面），找出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的关系（V＝IR110）。
5、将电位器W46（阈值电流调节）逆时针旋转到底。
6、打开交流电源，此时指示灯D4、D5、D6、D7、D8亮7、用万用表测量T97（TV+）和T98(TV-)两端电压（红表笔插T97，黑表笔插T98）。
8、慢慢调节电位器W44（数字驱动调节），使所测得的电压为下表中数值，依次测量对应的光功率值，并将测得的数据填入表格中，精确到0.1uW。
9、做完实验后先关闭交流电开关。
10、拆下光跳线与光功率计，用防尘帽盖住实验箱半导体激光器光纤输出端口，将实验箱还原。
五、实验报告结果1、根据测试结果，算出半导体激光器驱动电流，画出相应的光功率与注入电流的关系曲线。
2、根据所画的P-I特性曲线，找出半导体激光器阈值电流的大小。
半导体激光器特性测量实验报告
半导体激光器特性测量一、实验目的：1.通过本实验学习半导体激光器原理。
2.测量半导体激光器的几个主要特性。
3.掌握半导体激光器性能的测试方法。
二、实验仪器：半导体激光器装置、WGD-6型光学多道分析器、电脑等。
三、实验原理：WGD-6 型光学多道分析器，由光栅单色仪，CCD 接收单元，扫描系统，电子放大器，A/D 采集单元，计算机组成。
该设备集光学、精密机械、电子学、计算机技术于一体。
光学系统采用C－T 型，如图M1 反射镜、M2 准光镜、M3 物镜、M4 转镜、G 平面衍射光栅、S1 入射狭缝、S2 光电倍增管接收、S3 CCD 接收。
入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围0－2mm 连续可调，光源发出的光束进入入射狭缝S1、S1 位于反射式准光镜M2 的焦面上，通过S1 射入的光束经M2 反射成平行光束投向平面光栅G 上，衍射后的平行光束经物镜 M3 成像在S2 上。
四、实验内容及数据分析1.半导体激光器输出特性的测量：a)将各仪器按照要求连接好；b)打开直流稳压电源，打开光多用仪；c) 将激光器的偏置电流输入插头接于稳压电源的电流输出端；d) 将激光器与光多用仪的输入端相连并使探头正好对激光器输出端，打开光多用仪； e) 缓慢增加激光器输入电流（0mA~36mA ），注意电流不要超过ＬＤ的最大限定电流（实验中不超过38mA ）。
从功率计观察输出大小随电流变化的情况； f) 记录数据； g) 绘图绘成曲线。
实验数据及结果分析： I （mA ） 1.02.03.04.05.06.07.0 8.09.010.011.0 12.0 P (uW) 0.40 0.80 1.25 1.75 2.25 2.85 3.54.255.05 5.956.98.0I （mA ） 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 P (uW) 9.310.7512.4514.5517.8522.941.0311.5753.51179.51594.51845.0根据以上实验数据绘制I —P 曲线:半导体激光器输出特性2004006008001000120014001600180020000510152025I(mA)P(uW)实验结果分析：通过半导体激光器的控制电源改变它的工作电流I ，测量对应的发光功率P ，以P 为纵轴，I 为横轴作图，描成曲线。
半导体激光器_实验报告
半导体激光器_实验报告【标题】半导体激光器实验报告【摘要】本实验主要通过实际操作和测量，研究半导体激光器的工作原理和性能特点。
通过改变电流和温度等参数，观察激光器的输出功率和波长、发散角度等特性的变化，并分析其与激光器内部结构和材料特性之间的关系。
【引言】半导体激光器具有体积小、功耗低、效率高等优点，在光通信、激光加工、医疗等领域有广泛应用。
了解半导体激光器的工作原理和特性对于深入理解其应用具有重要意义。
【实验内容】1. 实验器材与仪器准备：准备半导体激光器、电源、温度控制器、功率测量仪等实验设备。
2. 实验步骤：a. 连接电源和温度控制器，调节温度至设定值。
b. 调节电流，记录相应的激光器输出功率。
c. 测量激光器的输出波长和发散角度。
d. 分析激光器输出功率、波长和发散角度等特性随电流和温度变化的规律。
【实验结果】1. 实验数据记录：记录不同电流和温度下的激光器输出功率、波长和发散角度数据。
2. 实验结果分析：a. 输出功率与电流和温度的关系。
b. 输出波长与电流和温度的关系。
c. 发散角度与电流和温度的关系。
【讨论】根据实验结果，结合半导体激光器的内部结构和材料特性，讨论激光器输出功率、波长和发散角度等特性与电流和温度的关系。
分析激光器的工作原理和性能特点，并讨论其在实际应用中的优缺点。
【结论】通过实验，我们深入了解了半导体激光器的工作原理和性能特点。
通过调节电流和温度等参数，可以控制激光器的输出功率、波长和发散角度等特性。
半导体激光器具有体积小、功耗低、效率高等优点，但也存在一些限制，如温度敏感性较强。
最后，我们对半导体激光器的应用前景进行了展望。
半导体激光器测试方法
半导体激光器测试方法
半导体激光器是一种常见的光电器件，通过将电能转化为光能产生激光。
为了确保半导体激光器的性能和质量，需要进行各种测试。
以下是常见的半导体激光器测试方法：
1.激光器波长测试：使用光谱仪进行激光器波长的检测，以确保激光器的波长符合要求。
2.光功率测试：测量激光器的输出功率，以确保激光器的输出功率符合要求。
这可以使用功率计或功率传感器进行测量。
3.光电特性测试：通过测量激光器的光电流和光谱特性等参数，来确定激光器的光电特性。
4.稳定性测试：对激光器进行长时间的稳定性测试，以确保激光器的性能和可靠性。
5.阈值电流测试：测试激光器的阈值电流，以确定激光器的启动电流和电压。
6.温度测试：测试激光器在不同温度下的性能，以确定激光器在各种环境下的工作条件。
半导体激光器测试是半导体激光器制造过程中非常重要的一环，只有通过严格的测试可以确保激光器的性能和质量。
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实验一 半导体激光器P-I特性曲线测量
实验一半导体激光器P-I特性曲线测量一、实验目的：1.了解半导体光源和光电探测器的物理基础；2.了解发光二极管(LED)和半导体激光二极管(LD)的发光原理和相关特性；3.了解PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)的工作原理和相关特性；4.掌握有源光电子器件特性参数的测量方法；二、实验原理：光纤通信中的有源光电子器件主要涉及光的发送和接收，发光二极管(LED)和半导体激光二极管(LD)是最重要的光发送器件，PIN光电二极管和APD光电二极管则是最重要的光接收器件。
1．发光二极管(LED)和半导体激光二极管(LD)：LED是一种直接注入电流的电致发光器件，其半导体晶体内部受激电子从高能级回复到低能级时发射出光子，属自发辐射跃迁。
LED为非相干光源，具有较宽的谱宽(30～60nm)和较大的发射角(≈100°)，常用于低速、短距离光波系统。
LD通过受激辐射发光，是一种阈值器件。
LD不仅能产生高功率(≥10mW)辐射，而且输出光发散角窄，与单模光纤的耦合效率高(约30％—50％)，辐射光谱线窄(Δλ=0.1-1.0nm)，适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速(>20GHz)直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。
使粒子数反转从而产生光增益是激光器稳定工作的必要条件，对于处于泵浦条件下的原子系统，当满足粒子数反转条件时将会产生占优势的(超过受激吸收)受激辐射。
在半导体激光器中，这个条件是通过向P型和N型限制层重掺杂使费密能级间隔在PN结正向偏置下超过带隙实现的。
当有源层载流子浓度超过一定值(称为透明值)，就实现了粒子数反转，由此在有源区产生了光增益，在半导体内传播的输入信号将得到放大。
如果将增益介质放入光学谐振腔中提供反馈，就可以得到稳定的激光输出。
(1) LED和LD的P-I特性与发光效率：图1是LED和LD的P-I特性曲线。
LED是自发辐射光，所以P-I曲线的线性范围较大。
光纤通信实验报告光源的PI特性测试
plot(x,y)
xlabel('I/mA');ylabel('P/uW');
title('实验得LD半导体激光器P-I特性曲线')
gridon;
对实验结果曲线图的阈值电流部分进行局部放大，如图所示：
实验结果及分析：
通过进行了光源的P-I特性测试实验，结合了书本上的知识，我对半导体激光器LD的P-I特性有了进一步的了解，同时也掌握了光源P-I特性曲线的测试方法。
（3）用同轴电缆线将25号光收发模块P4（光探测器输出）连至23号模块P1（光探测器输入）。
2、将25号光收发模块开关J1拨为“10”，即无APC控制状态。开关S3拨为“数字”，即数字光发送。
3、将25号光收发模块的电位器W4和W2顺时针旋至底，即设置光发射机的输出光功率为最大状态；
4、开电，设置主控模块菜单，选择主菜单【光纤通信】→【光源的P-I特性测试】功能。
在做实验的过程中，也因为是初次接触，还有些不习惯，从这第一个实验开始对实验箱的每个模块进行熟悉，中间在读数的时候，我们测得的数据波动的很厉害，不能稳定地读数，所以只能取中间值进行采集。
在实验的过程中，我们对多组数据进行了测量。我们首先由u=(V)测量至u=(V)，发现了P-I大致的规律，后又估计在u=(V)左右对应有阈值电流，故又在此范围附近多测量了几组，使最终结果更精确。最后根据我们的数据绘出了实验测得的LD光源P-I特性曲线，曲线与理想情况还有些偏差，我认为造成误差的原因，主要可能有实验温度的影响和测量过程中读数与记录的误差等，但在误差允许的范围内，实验结果与理论基本吻合。可以从曲线上看出，阈值电流在左右，阈值功率在左右。
实验步骤：
半导体激光器光学特性测量实验报告
半导体激光器光学特性测量实验报告【摘要】激光是20世纪一项重大的发明，被广泛应用于生活之中。
激光的产生原理是受激辐射，需要满足粒子数反转、谐振腔反馈和阈值三个条件。
激光的工作介质有很多类型，其中的半导体激光器具有体积小、质量轻、稳定高效、可调制等特点。
本文使用激光器、光功率指示仪、透镜、偏振器等器件测量了可见光波段的半导体激光器的输出特性曲线、发散角、偏振度和光谱等特性，对半导体激光器的光学特性进行了总结。
【关键字】激光，半导体，偏振，发散角，光谱，定标Experiment report of Semiconductor laser optical characteristic measurementAbstract : The theory of laser generation is stimulated radiation, which needs to meet the three conditions of particle number conversion,resonant cavity feedback and threshold. There are many types of laser working media, among which semiconductor lasers have the characteristics of small size, light weight, stable and efficient, and can be modulated. This article use lasers, optical power indicators, lenses, polarizer and other devices to measure the output characteristic curve, divergence angle, alignment and spectrum of visible light semiconductor lasers, and summarize the optical characteristics of semiconductor lasers.Key words: laser, semiconductor, polarization, divergence, spectrum, calibration1. 引言继相对论、量子物理、原子能技术、计算机技术之后，激光技术成为了20世纪又一大重大科学技术新成就。
实验5-1 半导体激光器的特性测试实验
光信息专业实验指导材料（试用）实验5－1 半导体激光器的特性测试[实验目的]1、通过测量半导体激光器工作时的功率、电压、电流，画出P-V、P-I、I-V曲线，让学生了解半导体的工作特性曲线；2、学会通过曲线计算半导体激光器的阈值，以及功率效率，外量子效率和外微分效率，并对三者进行比较；3、内置四套方波信号或者外加信号直接调制激光器，通过调整不同的静态工作点，和输入信号强度大小不同，观察到截至区，线性区，限流区的信号不同响应（信号畸变，线性无畸变），了解调制工作原理。
[实验仪器]实验室提供：半导体激光器实验箱（内置三个半导体激光器），示波器，两根电缆线。
[实验原理]半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的一类激光器，由于物质结构上的差异，产生激光的具体过程比较特殊。
常用材料有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。
激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。
半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。
同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。
半导体激光器具有体积小、效率高等优点，广泛应用于激光通信、印刷制版、光信息处理等方面。
一、半导体激光器的结构与工作原理1.半导体激光器的工作原理。
半导体材料多是晶体结构。
当大量原子规则而紧密地结合成晶体时，晶体中那些价电子都处在晶体能带上。
价电子所处的能带称价带（对应较低能量）。
与价带对应的高能带称导带，价带与导带之间的空域称为禁带。
当加外电场时，价带中电子跃迁到导带中去，在导带中可以自由运动而起导电作用。
同时，价带中失掉一个电子，相当于出现一个带正电的空穴，这种空穴在外电场的作用下，也能起导电作用。
因此，价带中空穴和导带中的电子都有导电作用，统称为载流子。
没有杂质的纯净半导体，称为本征半导体。
如果在本征半导体中掺入杂质原子，则在导带之下和价带之上形成了杂质能级，分别称为施主能级和受主能级。
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半导体激光器特性测量实验摘要：激光器的三个基本组成部分是：增益介质、谐振腔、激励能源。
本实验通过测量半导体激光器的输出特性、偏振度和光谱特性，进一步了解半导体激光器的发光原理，并掌握半导体激光器性能的测试方法。
关键字：半导体激光器偏振度阈值光谱特性一、引言半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器，常用工作物质有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。
激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。
半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。
半导体激光器发射激光必须具备三个基本条件：（1）产生足够的粒子数反转分布；（2）合适的谐振腔起反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡；（3）满足阀值条件，使光子的增益≥损耗。
半导体激光器工作原理是用某种激励方式，将介质的某一对能级间形成粒子数反转分布，在自发辐射和受激辐射的作用下，将有某一频率的光波产生（用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔），在腔内传播，并被增益介质逐渐增强、放大，输出激光。
二、实验仪器半导体激光器装置、WGD-6型光学多道分析器、电脑、光功率指示仪等。
三、实验原理3.1半导体激光器的基本结构半导体激光器大多数用的是GaAs或Gal-xAlxAs材料，p-n结激光器的基本结构如图1所示，p-n结通常在n型衬底上生长p型层而形成。
在p区和n区都要制作欧姆接触，使激励电流能够通过，这电流使结区附近的有源区内产生粒子数反转，还需要制成两个平行的端面其镜面作用，为形成激光模提供必须的光反馈。
图1中的器件是分立的激光器结构，它可以与光纤传输连成线，如果设计成更完整的多层结构，可以提供更复杂的光反馈，更适合单片集成光电路。
3.2半导体激光器的阈值条件当半导体激光器加正向偏置并导通时，器件不会立即呈现激光振荡。
小电流时发射光大都是自发辐射，光谱线宽在数百埃米数量级。
随着激励电流的增大，结区大量粒子数反转，发射更多的光子。
当电流超过阈值时，会出现从非受激光射到受激发射的突变，实际上只能观察到超过阈值电流时激光的突然发生，只要观察在光功率对激励电流曲线上斜率的急速突变，如图2所示，这是由于激光作用过程的本身具有较高量子效率的缘故。
从定量分析，激光的阈值对应于：由受激光射所增加的激光模光子数（每秒）正好等于有散射、吸收激光器的发射所损耗的光子数（每秒）。
据此可将阈值电流作为各种材料和结构参数的函数导出一个表达式：式中，η是内量子效率，λ是发射光的真空波长，n是折射率，△γ是自发辐射线宽，e是电子电荷，D是光发射层的厚度，α是行波的损耗系数，L是腔长，R为功率发射系数。
3.3横膜和偏振态半导体激光器的共振腔具有介质波导的结构，所以在共振腔中传播光以模的形式存在，每个模都由固有的传播常数β和横向电场分布，这些模就构成了半导体激光器中的横膜。
横膜经端面出射后形成辐射场。
辐射场的角度分布沿平行于结面方向和垂直于结面方向分别成为侧横场和正横场。
辐射场的角度分布和共振腔的几何尺寸密切相关，共振腔横向尺寸越小，辐射场发射角越大。
由于共振腔平行于结平面方向的宽度大于垂直于结平面方向的厚度。
所以侧横场小于正横场发射角，如图3所示；侧横场发射角可近似表示为：θ≈λ/d。
所以正横场发射角较大，一般为30~40度。
辐射场的发射角还和共振腔长度成反比，而半导体激光器共振腔一般只有几百微米，所以其远场发射角远远大于气体激光器和晶体激光器的远场发射角。
半导体激光器共振腔一般是晶体的解理面，对常用的GaAs异质结激光器，GaAs 晶面对TE模的反射率大于对TM模的反射率。
因而TE模需要的阈值增益低，TE模首先产生受激光发射，反过来又抑制了TM模；另一方面形成半导体激光器共振腔的波导层一般都很薄，这一层越薄对偏振方向垂直与波导层的TM模吸收越大。
这就使得TM模增益很大，更容易产生受激发射。
因此半导体激光器输出的激光偏振度很高。
3.4纵模特性激光二极管端面部分发射的光反馈导致建立单个或多个纵光学模。
由于它类似与法布里――珞罗干涉仪的平行镜面，激光器的端面也常称为法布里――珞罗面。
当平行面之间为半波长的整数倍时，在激光器内形成驻波。
模数m可由波长的数值得出。
半导体激光器典型的光谱如图4所示；通常同时存在几个纵模，其波长接近自发辐射峰值波长。
GaAS激光器的纵模间隔的典型值为dλ≈3A。
为了实现单模工作，必须改进激光器的结构，抑制主模以外的所有其他模。
四、实验步骤1.半导体激光器的输出特性（1）开启激光功率计，将量程置于20mW档（量程选择开关置于弹出状态），预热。
（2）开启激光电源的开关，然后开启激光电源上的电流开关（即“LD短路”开关,此开关位于激光电源的后面）,通过电流调节旋钮来控制输出电流的大小，使半导体激光器输出激光。
注意：半导体激光器的p-n结非常薄，极易被击穿，所以在开、关半导体激光器的电源时，一定要防止浪涌电流的产生，否则将有可能损坏半导体激光器。
开启时，先开电源开关，再开电流开关。
关闭时，先将电流调节旋钮逆时针旋转到底，使输出电流最小（最小输出电流大于0mA，切勿用力调节旋钮），再关电流开关，最后关闭电源开关。
（3）调节激光器前面的准直透镜，使激光束经过准直后在工作范围内光斑的大小、形状变化不大。
然后调节激光器支架上的仰俯螺钉，使激光束平行于光学平台的台面。
（4）调节激光功率计的零点，将激光束垂直照射在功率计探测器光敏面的中心位置附近。
缓慢增加激光器输入电流（0mA~90mA）。
从功率计观察输出大小随电流变化的情况；（5）记录数据。
以电流值为横坐标、光功率值为纵坐标，在坐标纸上绘制出P—I关系曲线，并求出阈值电流。
实验光路如图1。
图1半导体激光器的输出特性测试光路2.半导体激光器的偏振度测量测量半导体激光器的偏振度的装置如图2所示，偏振器是带有角度读数的旋转偏振片，读出偏振片处于不同角度时，对应的半导体激光器的输出值，将实验值列表，并计算出其偏振度。
图2测量半导体激光器的偏振度3.半导体激光器的光谱特性测试图3所示的是测量半导体激光器的光谱特性的光路装置。
半导体激光器LD(650nm,＜5mW的光信号通过透镜L(f=15,φ=14)耦合进WGD-6光学多道分析器的输入狭缝，让光学多道分析器与计算机相连，从光栅单色仪输出的光信号通过CCD接收放大输出到计算机，通过控制软件的设置绘出半导体激光器的谱线。
图3半导体激光器的光谱特性光路装置五、实验数据处理及分析1.半导体激光器输出特性的测量：（1）、第一次测量：I （mA ）2456810121520P (uW)0.0300.2310.4470.668 1.103 1.614 2.34 3.50 5.51I （mA ）253035404548505253P (uW)7.9611.0114.6019.1128.538.048.261.085.0I （mA ）5560657075808590P (uW)121.837671611421546194223902700其绘制曲线图如下所示：2040608010050010001500200025003000P (u W )I (mA)功率半导体激光器电流-功率输出特性曲线2（2）、第二次测量I （mA ）24681012152025P (uW)0.0470.2570.654 1.069 1.648 2.49 3.67 5.568.16I （mA ）303540454850525355P (uW)10.9714.5119.8929.339.046.862.085.0124.9I （mA ）60657075808590P (uW)37671611411544194323.827.1其绘制曲线图如下所示：2040608010050010001500200025003000P (u W )I (mA)功率半导体激光器电流-功率输出特性曲线1分析：由图可知，该激光器的阈值大概在55mA 左右。
当激光器的正向偏置有注入电流时就有光输出，一开始输出光效率很低（即曲线的斜率很小），这一阶段是自发辐射发光阶段。
注入电流增加到阈值I th 后，发光效率开始增加，P -I 曲线开始向上弯曲成直线，表明受激辐射发光开始起作用并逐渐加大比重，载流子复合转化为受激光辐射，即粒子数反转达到光子的增益=损耗时，光子才能获得净增益并在腔内振荡激射。
此后，光输出功率随电流线性上升。
2.半导体激光器输出激光偏振度的测量：电流I/mA 光功率最大值（uW ）光功率最小值（uW ）偏振度45 1.240.610.34054054150 1.700.690.42259414255 4.80 1.200.60000000065125.619.40.73241379380296470.725947522分析：光是电磁波，具有横向和纵向分量，经过不同角度的偏振器时，其合成量就会有所改变，其光功率就会有所不同。
当输入电流小于55mA 时，其偏振度小于0.60，这是由于其电流未达到阈值电流，故不作参考；当I>55mA 时，偏振度均达到0.60以上，证明激光器偏振度很好，符合激光器单模的特性。
3.光谱特性半导体激光器的光谱特性曲线分析：当输入电流未达到阈值电流时，其光谱图的形状大致相同，成类高斯分布。
输入电流越大，峰值越大，半高宽越小。
这是由于输入电流未达到阈值电流时，光产生以自发辐射为主导，光谱能量分散，导致输出光的谱线范围较宽。
当输入电流达到阈值电流后，出射光强度和单色性发生突变，光功率值迅速增大，半高宽变小，其光谱图成类脉冲函数图像。
因为输入电流达到阈值电流后，半导体激光器的光产生由自发辐射为主导转变为受激辐射主导。
此时输出光能量高，单色性好，偏振度高。
在驱动电流为55mA、65mA、80mA时，当驱动电流逐渐增大时，光谱特性曲线的中心波长位置逐渐右移，中心波长依次增大（即红移现象），光谱波峰随着驱动电流的增大而增大。
中心波长在650nm附近。
可理解：随着驱动电流的增加，激光器有源区的粒子数反转增强，具有高Q值的模的功率增加，这些模的频率接近于增益谱特性的峰值附近，因而对应光谱的峰宽度减小。
Q值上升，光功率集中到几个占优势的波模。
当激发较强时，激光器工作于多模振荡模式，表现为空间上产生多纵模振荡。
当频率为的纵模在腔内形成稳定驻波，在波腹光强最大，但增益系数（反转集居数）最小；在波节光强最小，但增益系数（反转集居数）最大，这一现象即空间烧孔效应。
当另外一个模式振荡与增益相拟合，则会出现较弱的振荡，多个纵模的空间竞争中，随驱动电流的变化，有利的模式被激励，则形成新的驻波，辐射功率集中到新的模式中，形成跳模现象。