半导体激光器实验
半导体激光器实验报告
半导体激光器实验报告摘要：本文旨在通过对半导体激光器的实验研究，探索其基本原理、结构和性能，并分析实验结果。
通过实验，我们了解了激光器的工作原理、调制和控制技术以及其应用领域。
在实验过程中，我们测量了激光器的输出功率、光谱特性和波长调制特性等参数，并对实验结果进行了分析和讨论。
1.引言半导体激光器是一种利用半导体材料作为活性介质来产生激光的器件。
由于其小尺寸、高效率和低成本等优点，半导体激光器被广泛应用于通信、光存储、医学和科学研究等领域。
本实验旨在研究不同结构和参数的半导体激光器的性能差异，并通过实验数据验证理论模型。
2.实验原理2.1 半导体激光器的基本结构半导体激光器由活性层、波导结构和光学耦合结构组成。
活性层是激光器的关键部分，其中通过注入电流来激发电子和空穴复合形成激光。
波导结构用于限制光的传播方向，并提供反射面以形成光腔。
光学耦合结构用于引导激光光束从激光器中输出。
2.2 半导体激光器的工作原理半导体激光器利用注入电流激发活性层中的电子和空穴，使其发生复合并产生激光。
通过适当选择材料和结构参数，使波导结构中的光在垂直方向形成反射，从而形成光腔。
当光经过活性层时，激发的电子和空穴产生辐射跃迁，并在激光器中形成激光。
随着光的多次反射和放大，激光逐渐增强，最终从光学耦合结构中输出。
3.实验步骤3.1 实验器材本实验使用的主要器材有半导体激光器装置、电源、光功率计、多道光谱仪等。
3.2 实验过程首先，将半导体激光器装置与电源连接，并通过电源控制激光器的注入电流。
然后，使用光功率计测量激光器的输出功率，并记录相关数据。
接下来，使用多道光谱仪测量激光器的光谱特性，并记录各个波长的输出光功率。
最后，调节激光器的注入电流，并测量波长调制特性。
完成实验后，对实验数据进行分析和讨论。
4.实验结果与分析通过实验测量，我们得到了半导体激光器的输出功率、光谱特性和波长调制特性等数据，并对其进行了分析。
实验结果显示，随着注入电流的增加，激光器的输出功率呈现出递增趋势，但当电流达到一定值后，增长速度逐渐减慢。
半导体激光器实验报告
半导体激光器实验报告半导体激光器实验报告引言：半导体激光器是一种重要的光电子器件，具有广泛的应用领域，如通信、医疗、工业等。
本实验旨在通过搭建实验装置，研究半导体激光器的工作原理和性能特点，并探索其在光通信领域的应用。
实验一：激光器的工作原理激光器的工作原理是基于光放大和光反馈的原理。
在实验中，我们使用一台半导体激光器，通过电流注入激发半导体材料，产生光子。
这些光子在激光腔中来回反射，不断受到增益介质的放大，最终形成激光束。
实验装置中的关键组件包括半导体激光器、激光腔、准直器和光探测器。
半导体激光器通过电流注入，激发载流子跃迁，产生光子。
光子在激光腔中来回反射，经过准直器调整光束的方向，最后被光探测器接收。
实验二：激光器的性能特点在实验中，我们测试了激光器的输出功率、波长和光谱宽度等性能指标。
通过改变注入电流和温度等参数，我们研究了激光器的输出特性。
首先，我们测试了激光器的输出功率。
通过改变注入电流，我们观察到激光器输出功率随电流增加而增加的趋势。
然而，当电流达到一定值后，激光器的输出功率不再增加，甚至出现下降。
这是由于激光器的光子数饱和效应和损耗机制导致的。
其次，我们测量了激光器的波长。
通过调节激光腔的长度，我们观察到激光器的波长随腔长的变化而变化。
这是由于激光腔的谐振条件决定了激光器的输出波长。
最后，我们研究了激光器的光谱宽度。
通过光谱仪测量激光器的光谱分布，我们发现激光器的光谱宽度与注入电流和温度有关。
随着注入电流的增加和温度的降低，激光器的光谱宽度变窄，光纤通信系统中要求的窄光谱宽度可以通过适当的调节实现。
实验三：半导体激光器在光通信中的应用半导体激光器在光通信领域有着重要的应用。
我们通过实验研究了激光器在光纤通信中的应用。
首先，我们将激光器的输出光束通过光纤传输。
通过调节激光器的输出功率和波长，我们实现了光纤通信中的光信号传输。
通过光探测器接收光信号，并通过示波器观察到了传输过程中的光信号波形。
半导体激光器实验
实验十五半导体激光器实验一、实验目的1．了解半导体激光器的基本原理和基本特性；2．掌握半导体激光器的使用方法。
二、实验原理半导体激光器之所以受到重视，是因为它既有激光单色性好、相干性好、方向性好、亮度高等特点，又具有半导体器件的体积小、重量轻、结构简单、使用方便、效率高和工作寿命长等优点。
半导体激光器能直接利用电源对输出激光进行调制，而且发射波长恰好与光纤传输损耗最低的波段相匹配，因此，可成为光通信的理想光源。
同时在CD、DVD、激光打印机、激光全息照相、光信息处理、激光高速印刷、数码显示、激光测距、激光准直、激光雷达、激光大气污染测试、光谱分析、航标、泵浦能源等领域也有广泛的应用前景。
和其他激光器一样，要使半导体发射激光，必须具备三个基本条件：（1）建立粒子数反转分布，以产生受激辐射；（2）建立一个能起到光反馈作用的谐振腔，以产生激光振荡；（3）满足一定的阈值条件，使得光增益大于损耗。
在简单的两能级系统中，高能级的载流子数大于低能级的载流子数就实现了载流子的反转分布，受激辐射将大于受激吸收而产生光学增益。
在半导体激光器中受激跃迁发生在被占据的导带电子态和价带空穴态之间，其跃迁发生在能量分布较广的能级之间，这时载流子反转分布的条件有所不同。
图15—1（a）表示T≈0K时直接带隙半导体中载流子的填充情况，能量大于带隙能量E g的入射光子将被吸收发生吸收跃迁。
假若用某种激励方式使电子受激从价带跃迁到导带，经一段很短驰豫时间后，电子填充情况如图14—1（b）所示。
在一定温度T时，电子占据导带和价带中某一能级E的几率f C（E）和f v （E）满足费米-狄拉克分布，分别为⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-+=-+=)exp(1)()exp(1)(T E E a E f T E E a E f FV v FC e κκ 式中E FC 、E FV 分别是导带和价带的准费米能级，R 是玻尔兹曼常数。
若用能量为h ν的光子束照射半导体系统，必然要引起光的受激辐射和吸收。
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_实验报告
P(uW)
800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
从拟合图中找出阈值以上的直线部分，单独拟合如下图 2，利用拟合公式求得阈 值电流为 11.73mA；斜率效率为 0.10084W/A.
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半导体激光器
图 2
阈值以上的直线部分
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误差产生的原因可能是读数时示数不稳定所带来的偏差，也有可能是测量光 功率时存在一些额外的损耗而没有很好的避免。 通过对表格 4、表格 5 的直观分析，可以看出：当电流一定时，随着温度的增 加，DFB 光谱的中心波长增加，功率谱密度减小；当温度一定时，随着电流 的增加，DFB 的中心波长增加，功率谱密度也增加。
功率谱密度/dBm -2.642 -0.963 0.381 1.168 1.925 2.621
中心波长 1546.139nm
功率谱密度 -0.154dBm
纵模间隔 1.374nm
-20dB 单模带宽 0.174nm
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半导体激光器
二、 实验结果分析
当温度为 20.1℃时，通过对 DFB 的 P-I 曲线拟合（图 1 图 2） ，得到的阈值 电流为 11.73mA， 当温度为 24.9℃时 （图 3 图 4） ， 得到的阈值电流为 12.15mA. 通过对 F-P 的 P-I 曲线拟合（图 5 图 6）,得到的阈值电流为 9.19mA,与理论 值的相对误差为 ε=| 9.19 10 | 100 % 8.1%
功率谱密度/dBm -2.642 -2.834 -2.936 -3.129 -3.283 -3.334
固定温度改变电流(t=20℃)
表格 5
半导体激光器特性及调制特性实验
实验三半导体激光器特性及调制特性实验一、实验目的1.掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理，测量泵浦LD经快轴压缩后的阈值电流和输出特性曲线；2.用辅助激光器法，构造固体激光器谐振腔，并使其发光；3.选用不同透过率腔镜，测试不同LD电流下的激光输出功率，结合LD的功率-电流关系，计算两种耦合输出下的激光斜效率和光光转换效率。
二、实验仪器半导体激光器、耦合系统、Nd:YAG晶体、输出镜、功率计、探测器三、实验内容1、LD安装及系统准直将LD电源接通。
通过上转换片观察LD出射光近场和远场的光斑。
测量LD经快轴压缩后的阈值电流和输出特性曲线。
2、半导体泵浦固体激光器实验用大功率的808nmLD泵浦Nd：YAG晶体，通过不同输出镜并调节腔镜产生1064nm的红外光。
测试不同LD电流下的激光输出功率；根据实验数据和曲线，计算两种耦合输出下的激光斜效率和光光转换效率，并作简要分析。
四、实验结果（1）数据结果：电流（A）0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8功率（mw）0 0 0 0 0 0.019 0.048 0.077 电流（A）0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6功率（mw）0.113 0.150 0.202 0.267 0.330 0.373 0.406 0.432 电流（A） 1.7 1.8 1.9 2 2.1功率（mw）0.461 0.485 0.506 0.525 0.555（2）激光输出功率-泵浦功率曲线：（3）根据数据和图像可知：故，转换效率：%04.38=η五、实验总结通过本次实验，掌握了半导体泵浦固体激光器的工作原理，学会了测量泵浦LD 经快轴压缩后的阈值电流和绘制了输出特性曲线，实现了用辅助激光器法，构造固体激光器谐振腔，并使其发光，选用了不同透过率腔镜，测试了不同LD 电流下的激光输出功率，结合LD 的功率-电流关系，计算出来两种耦合输出下的激光斜效率和光光转换效率。
半导体激光器实验
半导体激光器实验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，它是1962年研制成功的。
其基本结构原则上仍由工作物质、谐振腔和激励能源组成。
半导体激光器主要工作物质有Ⅲ—V族化合物半导体GaAs（砷化镓）、MoSb（锑化钼）等；S（硫化锌）、CdS(硫化镉)等。
一般采用半导体晶体的Ⅱ—Ⅳ族化合物半导体Zn解理面作为反射镜构成谐振腔。
常用的激励能源有电注入、光激励、高能电子束激励和碰撞电离激励等装置。
半导体激光器既有单色性好、高亮度的特点，又具有体积小、重量轻、结构简单、效率高、寿命长等优点，有着广泛的应用前景。
这类器件的发展，从一开始就和光通讯技术紧密结合在一起，它是当前通信领域中发展最快、最为重要的激光光纤通信光源，预期在光信息处理和光存储、光计算机和全息照相以及测距、雷达等方面都将得到重要的应用。
可以预料，在飞速发展的激光光纤通讯技术中，半导体激光器将发挥出它的巨大潜力。
一、实验目的1．了解半导体激光器的基本原理和光学特性；2．掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节；3. 根据半导体激光器的光学特性考察其在光电子技术方面的应用。
二、实验原理1、半导体激光器的基本结构最简单的半导体激光器由一个薄有源区、p型和n型限制层构成，其核心是pn 结，pn结激光器的基本结构如图1所示。
pn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,该电流使结区附近的有源区内产生粒子数反转。
此外还需制作两个平行的端面起镜面作用，一般取晶体的解理面，为形成激光模提供必需的光反馈。
图1中的器件是分立的激光器结构，它可以与光纤传输线连接，如果设计成更完整的多层结构，可以提供更复杂的光反馈，更适合单片集成光路。
图1 半导体激光器的基本结构2、半导体激光器的阈值条件：半导体中光学过程的物理图像为：一方面，通过载流子的注入，使得半导体中获得很多载流子，这些电子－空穴对辐射复合，便产生光；另一方面，光在半导体中传播时，会引起光的损耗。
半导体激光器实验
半导体激光器实验实验13半导体激光器实验【实验⽬的】1.通过实验熟悉半导体激光器的电学特性、光学特性。
2.掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节。
3.根据半导体激光器的光学特性考察其在光电⼦技术⽅⾯的应⽤。
4.掌握WGD-6光学多道分析器的使⽤【仪器⽤具】半导体激光器及可调电源、WGD-6型光学多道分析器、可旋转偏振⽚、旋转台、多功能光学升降台、光功率指⽰仪【实验原理】1、半导体激光器的基本结构半导体激光器的全称为半导体结型⼆极管激光器，也称激光⼆极管，激光⼆极管的英⽂名称为laser diode，缩写为LD。
⼤多数半导体激光器⽤的是GaAs或GaAlAs材料。
P-N结激光器的基本结构和基本原理如图13-1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，这电流使得附近的有源区内产⽣粒⼦数反转（载流⼦反转），还需要制成两个平⾏的端⾯起镜⾯作⽤，为形成激光模提供必需的光反馈。
图13-1（a）半导体激光器结构图13-1（b ）半导体激光器⼯作原理图2、半导体激光器的阈值条件阈值电流作为各种材料和结构参数的函数的⼀个表达式：)]1ln(21[8202R a Den J Q th +?=ληγπ这⾥， Q η是内量⼦效率，0λ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 为功率反射系数。
图13-2半导体激光器的P-I特性图13-3 不同温度下半导体激光器的发光特性3、伏安特性伏安特性描述的是半导体激光器的纯电学性质，通常⽤V-I曲线表⽰。
V-I曲线的变化反映了激光器结特性的优劣。
与伏安特性相关联的⼀个参数是LD的串联电阻。
对V-I曲线进⾏⼀次微商即可确定⼯作电流（I）处的串联电阻（dV/dI）。
对LD⽽⾔总是希望存在较⼩的串联电阻。
图13-4典型的V-I曲线和相应的dV/dI曲线3、横模特性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。
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实验19 半导体激光器实验一、目的1．理解半导体激光器的工作原理；2．通过测量半导体激光器工作时的功率、电压、电流，利用这些参数画出P-I 、I-V 曲线，让学生了解半导体的工作特性曲线；3．学会通过曲线计算半导体激光器的阈值，串联电阻，以及功率效率，外量子效应和外微分效应，并对三者进行比较；4．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。
二、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。
1．半导体激光器的结构与工作原理现以砷化镓（GaAs ）激光器为例，介绍注入式同质结激光器的工作原理。
半导体的能带结构。
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）。
与价带最近的高能带称导带，能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，则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。
掺杂半导体与p-n 结。
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有施主能级的半导体称为n 型半导体；有受主能级的半导体称这p 型半导体。
在常温下，热能使n 型半导体的大部分施主原子被离化，其中电子被激发到导带上，成为自由电子。
而p 型半导体的大部分受主原子则俘获了价带中的电子，在价带中形成空穴。
因此，n 型半导体主要由导带中的电子导电；p 型半导体主要由价带中的空穴导电。
半导体激光器中所用半导体材料，掺杂浓度较大，n 型杂质原子数一般为2～5×1018cm -1；p 型为1～3×1019cm -1。
在一块半导体材料中，从p 型区到n 型区突然变化的区域称为p-n 结。
其交界面处将形成一空间电荷区。
n 型半导体带中电子要向p 区扩散，而p 型半导体价带中的空穴要向n 区扩散。
这样一来，结构附近的n 型区由于是施主而带正电，结区附近的p 型区由于是受主而带负电。
在交界面处形成一个由n 区指向p 区的电场，称为自建电场。
此电场会阻止电子和空穴的继续扩散（见图19.1）。
p-n 结电注入激发机理。
若在形成了p-n 结的半导体材料上加上正向偏压，p区接正极，图19.1 自建电场的示意图n 区接负极。
显然，正向电压的电场与p-n 结的自建电场方向相反，它削弱了自建电场对晶体中电子扩散运动的阻碍作用，使n 区中的自由电子在正向电压的作用下，又源源不断地通过p-n 结向p 区扩散，在结区内同时存在着大量导带中的电子和价带中的空穴时，它们将在注入区产生复合，当导带中的电子跃迁到价带时，多余的能量就以光的形式发射出来。
这就是半导体场致发光的机理，这种自发复合的发光称为自发辐射。
要使p-n 结产生激光，必须在结构内形成粒子反转分布状态，需使用重掺杂的半导体材料，要求注入p-n 结的电流足够大（如30000A/cm 2）。
这样在p-n 结的局部区域内，就能形成导带中的电子多于价带中空穴数的反转分布状态，从而产生受激复合辐射而发出激光。
半导体激光器结构。
如图19.2为结构图，其外形及大小与小功率半导体三极管差不多，仅在外壳上多一个激光输出窗口。
夹着结区的p 区与n 区做成层状，结区厚为几十微米，面积约小于1mm 2。
半导体激光器的光学谐振腔是利用与p-n 结平面相垂直的自然解理面（110面）构成，它有35的反射率，已足以引起激光振荡。
若需增加反射率可在晶面上镀一层二氧化硅，再镀一层金属银膜，可获得95％以上的反射率。
一旦半导体激光器上加上正向偏压时，在结区就发生粒子数反转而进行复合。
2．半导体激光器的工作特性图19.3中给出了典型的半导体激光器的工作特性示意图，其中实现是输出光功率和工作电流的关系（实线）；图中的虚线是工作电压和工作电流的关系曲线（V-I 曲线），它基本是由两段斜率不同的直线构成，一般LD 在极小的电流状态下，电压已经较大了，所以一般测量时，只能看到第二段，第二段是LD 的串联电阻（LD 本身的电阻特性）的与通过LD 的电流的结果。
(1)阈值电流（I th ）当注入p-n 结的电流较低时，只有自发辐射产生，随电流值的增大增益也增大，达阈值电流时，p-n 结产生激光。
影响阈值的几个因素： ①晶体的掺杂浓度越大，阈值越小。
②谐振腔的损耗小，如增大反射率，阈值就低。
③与半导体材料结型有关，异质结阈值电流比同质结低得多。
目前，室温下同质结的阈值电流大于30000A/cm 2；单异质结约为8000A/cm 2；双异质结约为1600A/cm 2。
现在已用双异质结制成在室温下能连续输出几十毫瓦的半导体激光器。
图19.2 半导体激光器的结构图④温度愈高，阈值越高。
100K 以上，阈值随T 的三次方增加。
因此，半导体激光器最好在低温和室温下工作。
⑤阈值电流（I th ）的测量方法。
图19.4中给出了典型的半导体激光器的典型特性示意图，其中的曲线是输出光功率和工作电流的关系（实线），虚线是对功率和电流的关系一次求导的结果，划线是对功率和电流的曲线的二次求导的结果。
一般对阈值的描述常用的有下述几种过程：a ，在P-I 曲线的快速上升断上取其中的线性部分延长线与横坐标的交点；b ，把荧光部分和激光部分分别近似看成两条直线，那么两条直线的交点就是阈值；c ，在dP-dI 的曲线上，取上升延的中点（10％和90％两点的中点）；d ，d 2P/dI 2的顶点作为阈值点。
(2)发散角由于半导体激光器的谐振腔短小，激光方向性较差，在结的垂直平面内，发散角最大，可达20°-30°；在结的水平面内约为10°左右。
（由于实验中我们使用的LD 是已经准直后的LD ，所以没有安排这部分实验） (3)截止电压与串联电阻根据半导体激光器的V －I 工作曲线，可以求出半导体激光器的另外两个重要的内参数：截止电压和串联电阻。
我们都知道，半导体激光器的工作电压是恒定的，而V －I 工作曲线存在一定斜率，这是激光器固有的串联电阻决定的，它产生的功率主要以热形式释放。
可见，作为激光器的一个品质参数，串联电阻应该越小越好。
反向延长V －I 曲线与坐标轴相交便可得到激光器的截止电压(V j ),它与阈值电流（I th ）有关，I th 越低，性能越好。
(4)效率①外量子效率：//P e I h ex ex νη＝空穴对数子激光器每秒钟注入的电子数激光器每秒钟发射的光-=其中P ex 为激光器输出光功率，h 为普朗克常数，e0为电荷常数，I 为工作电流。
一般77K 时，GaAs 激光器外量子效率达70％－80％；300K 时，降到30％左右。
②功率效率IexV P p ＝激光器消耗的电功率激光器辐射的光功率=η 由于V e E h g 0≈≈ν，所以功率效率可以近似为外量子效率。
其中V 为激光器工作电压。
本激光器的工作波长为670nm 。
③量子微分效率由于激光器是阈值器件，当I 小于I th ，发射功率几乎为零，而大于阈值以后，输出功率图19.4 半导体激光器的工作特性曲线随电流线性增加，所以用外量子效率和功率效率对激光器的描述都不够直接，所以定义了外微分效率。
/)(/P /)(/)(P e I I h e I I h P th ex th th ex D -≅--=ννη由于各种损耗，目前的双异质结器件，室温时的ηD 最高10％，只有在低温下才能达到30％－40％。
(5)光谱特性由于半导体材料的特殊电子结构，受激复合辐射发生在能带（导带与价带）之间，所以激光线宽较宽，GaAs 激光器，室温下谱线宽度约为几纳米，可见其单色性较差。
输出激光的峰值波长：77K 时为840nm ；300K 时为902nm 。
3．半导体激光器的调制特性激光具有极好的时间相干性和空间相干性，它与无线电波相似，易于调制，且光波的频率极高，能传递信息的容量很大。
加之激光束发散角小，光能高度集中，既能传输较远距离，又易于保密。
因而为光信息传递提供了一种理想的光源。
我们把欲传输的信息加载于激光副射的过程称为激光调制，把完成这一过程的装置称为激光调制器，由已调制的激光辐射中还原出所加载信息的过程则称为解调。
由于激光起到“携带”信息的作用，所以称其为载波。
通常将欲传递的信息称为调制信号。
被调制的激光称为已调波或调制光。
激光调制与无线电波调制相类似，激光振荡的瞬时电场也可表示为： e(t)=Acos(wt+ψ)式中A 为激光振荡的复振幅，w 为调制的角频率，ψ为调制的相位角。
模拟激光调制可分为调幅、调频和调相等类型。
按载波的振荡输出方式不同又可分为连续调制、脉冲调制和脉冲编码调制等。
脉冲调制主要分为脉冲调幅（PAM ）、脉冲强度调制（PIM ）、脉冲调频（PFM ）、脉冲调位（PPM ）及脉冲调宽（PWM ）等类型。
脉冲编码调制（PCM ）是先将连续的模拟信号通过抽样、量化和编码，转换成一组二进制脉冲代码，用幅度和宽度相等的矩形脉冲的有、无来表示，再将这一系列反映数字信号规律的电脉冲加在一个调制器上以控制激光的输出。
这种调制形式也称为数字强度调制（PCM ／IM ）。
激光调制分为内调制和外调制两类。
间接调制是指加载调制信号在激光形成以后进行的，即调制器置于激光谐振腔外，在调制器上加调制信号电压，使调制器的某些物理特性发生相的变化，当激光通过它时即得到调制。
所以外调制不是改变激光器参数，而是改变已经输出的激光的参数（强度、频率等）。
由于内调制在波长上引入啁啾，所以外调制是当前人们较重视的一种调制方法。
激光间接调制的方法由调制器依据的原理不同常分为电光调制、声光调制、磁光调制、干涉调制等。
直接调制是指加载的调制信号在激光振荡的过程中进行，以调制信号的规律去改变振荡的参数，从而达到改变激光输出特性实现调制的目的。
例如通过直接控制激光泵浦源来调制输出激光的强度。