Laserdioden LIV-Testsystem für die optische Charakterisierung und Inspektion

Für die wesentlichen Parameter von Laserdioden eignet sich der LIV-Test. Untersucht wird dabei sowohl der Strom als auch die Spannung.

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Die Eigenschaften eines Lasers untersuchen. Hier hilft ein LIV-Testsystem.
Die Eigenschaften eines Lasers untersuchen. Hier hilft ein LIV-Testsystem.
(Bild: SD-Pictures / Pixabay )

Der LIV-Test (Licht, Strom und Spannung) ist eine schnelle und einfache Methode, um die wesentlichen Performance-Parameter von Laserdioden zu ermitteln. Er kombiniert zwei Messkurven in einer Grafik. Die L/I-Kurve zeigt die Abhängigkeit der optischen Lichtintensität des Lasers vom Betriebsstrom und dient zur Bestimmung von Betriebspunkt und Schwellenstrom.

Die V/I-Kurve zeigt die am Laser anliegende Spannung in Abhängigkeit vom Betriebsstrom. Berechnet man hieraus die Ableitungsfunktionen, sind Anomalien (Kinks) der Laserdioden eindeutig zu erkennen.

Ein LIV-Testsystem besteht in der Regel aus Photodiode, Ulbricht-Kugeln und Source-Measure-Units (SMUs). In Kombination mit einem Spektralradiometer können zusätzlich spektrale Eigenschaften der Laserdioden wie Peak-Wellenlänge und Halbwertsbreite (FWHM) bestimmt werden. Diese Größen zeigen häufig eine Abhängigkeit vom Betriebsstrom.

Die temperaturabhängige Analyse

Veränderung eines VCSEL-Spektrums mit zunehmenden Betriebsstrom.
Veränderung eines VCSEL-Spektrums mit zunehmenden Betriebsstrom.
(Bild: Instrument Systems)

Das kann für ein VCSEL mit zunehmendem Betriebsstrom eine Verschiebung der Peak-Wellenlänge zu höheren Wellenlängen hin bedeuten. Je nach Lasertyp und Anforderung ist weitere Messtechnik erforderlich.

Mit steigender Temperatur nimmt die Effizienz von Laserdioden oft signifikant ab. Deshalb ist für Applikationen zum Beispiel im Automotive-Umfeld eine temperaturabhängige Analyse relevant. Die Software SpecWin Pro unterstützt bei der Anbindung einer externen Temperatur-Einheit für Tests von 15 bis 150 °C.

Der gepulste Betriebsmodus

Für einige Anwendungen ist auch ein gepulster Betriebsmodus der VCSEL-Arrays erforderlich.Große Unterschiede zwischen der kontinuierlichen und der gepulsten L/I-Kurve deuten auf eine schlechte Die-Befestigung oder einen Leckstrom hin und somit auf eine mindere Laserqualität.

Für Messungen von wenigen Nanosekunden eignet sich der Pulsed-VCSEL-Tester (PVT). Die Kamerasysteme der VTC-Serie ermöglichen eine umfassende Charakterisierung des Strahlprofils im Nah- und Fernfeld sowie der Polarisationseigenschaften. Mit dem LEDGON steht ein Benchtop-Goniometer zur Verfügung, um die Abstrahlcharakteristik von Laserdioden winkelaufgelöst zu bestimmen.

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