Исследование свойств лазерных диодов при криогенных температурах

• 1.    Введение

  Лазерные диоды используются в различных отраслях промышленности (Дворцов, Парфенов, 2014). Анализ электрофизических свойств полупроводниковых светоизлучательных приборов в широком интервале температур (Гулямов, Шарибаев, 2011) представляет интерес прежде всего с точки зрения детализации влияния криогенных температур на их параметры и характеристики излучения.

2.    Результаты испытаний

В процессе испытаний исследовались свойства промышленных лазерных диодов ADL-65075TL, ADL-63058TL, которые при температуре Т = 300 К характеризуются длинами волн излучения 650 нм и 635 нм соответственно.

Вольтамперные характеристики лазерных диодов при комнатной температуре типичны и аналогичны зависимости, представленной на рис. 1. При напряжении 2,9-3,6 В ток через лазерный диод достигает 50-55 мА.

Рис. 1. Типичная вольтамперная характеристика лазерного диода LD65075TL

Яркость лазерного диода измерялась люксметром, приемное устройство которого располагалось на расстоянии 2 см от излучателя: при комнатной температуре яркость лазерного диода нелинейно возрастала при увеличении тока (рис. 2).

Схема установки позволяла наблюдать за излучением лазерного диода, погруженного в жидкий азот; длина волны излучения оценивалась с помощью монохроматора.

Температура поверхности лазерного диода измерялась с использованием термопары медь – константан, закрепленной на корпусе прибора.

Вестник МГТУ, том 18, № 1, 2015 г.    стр. 134-136

Рис. 2. Зависимость яркости излучения лазерного диода от тока

Длина волны излучения лазерного диода LD63058TL при понижении температуры в пределах от 20 до –80 °С уменьшалась от 635 нм до 615 нм (рис. 3). Данное явление обусловлено зависимостью ширины запрещенной зоны A E з от температуры ( Гулямов, Шарибаев , 2011).

Рис. 3. Зависимость длины волны излучения лазерного диода LD63058TL от температуры

В ходе эксперимента установлено относительное изменение яркости излучения E ( T )/ E 300 (рис. 4): при фиксированном токе через диод ( I = 30 мА) наблюдалось увеличение яркости излучения при уменьшении температуры от комнатной до 100 К.

3.    Выводы

Исследование свойств полупроводниковых лазерных диодов в широком интервале температур необходимо в процессе разработки новых приборов, предназначенных для дистанционной оценки температур ( Власов, Деревянкин , 2013).

Наблюдаемое изменение параметров лазерных диодов (длины волны и яркости излучения) представляет значительный интерес для усовершенствования оптических способов оценки температуры ( Власов , 2006), так как современные тепловизионные системы и точечные пирометры имеют рабочий диапазон эксплуатации не ниже 20-25 °С.

Перспективным направлением развития приборостроения является применение оптических датчиков, выполненных на основе лазерных диодов с использованием беспроводных источников напряжения.

Власов А.Б. Исследование свойств лазерных диодов…

-

Рис. 4. Относительное изменение яркости излучения Е ( Т )/ Е 300 лазерного диода DL65075TL

T, C