JPS6126240B2 - - Google Patents
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- JPS6126240B2 JPS6126240B2 JP7292577A JP7292577A JPS6126240B2 JP S6126240 B2 JPS6126240 B2 JP S6126240B2 JP 7292577 A JP7292577 A JP 7292577A JP 7292577 A JP7292577 A JP 7292577A JP S6126240 B2 JPS6126240 B2 JP S6126240B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/0014—Measuring characteristics or properties thereof
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/06812—Stabilisation of laser output parameters by monitoring or fixing the threshold current or other specific points of the L-I or V-I characteristics
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は素子のパラメータＦの該素子を流れる
電流に関するｎ次導関数と該電流のｎ乗との積を
発生する方法に関する。
電流に関するｎ次導関数と該電流のｎ乗との積を
発生する方法に関する。
微分を用いた技術は科学及び工学の多くの分野
で用いられている。これを用いる理由は、核磁気
共鳴や帯構造の光学反射探査のように信号雑音比
を増加させるためや、トランジスタの動特性の直
接測定の便利さなどが挙げられる。通常、このよ
うなシステムでは小さな交流変調信号に対するシ
ステム応答が測定され、その際、信号検出のため
に位相検出が用いられる。
で用いられている。これを用いる理由は、核磁気
共鳴や帯構造の光学反射探査のように信号雑音比
を増加させるためや、トランジスタの動特性の直
接測定の便利さなどが挙げられる。通常、このよ
うなシステムでは小さな交流変調信号に対するシ
ステム応答が測定され、その際、信号検出のため
に位相検出が用いられる。
これらの技術は、最近GaAs注入レーザの電
圧・電流特性の解析に応用されて成功している。
１次導関数dV／diは、ホモジヤンクシヨンレー
ザ及び２重異構造レーザの両方において、ｉ−Ｖ
特性に関するパラメータの測定や同様にレーザし
きい値やレーザ動作に密接に関係する他の特性の
抽出に有用であることが知られている。
圧・電流特性の解析に応用されて成功している。
１次導関数dV／diは、ホモジヤンクシヨンレー
ザ及び２重異構造レーザの両方において、ｉ−Ｖ
特性に関するパラメータの測定や同様にレーザし
きい値やレーザ動作に密接に関係する他の特性の
抽出に有用であることが知られている。
レーザの光−電流−電圧特性の１次及び２次導
関数の測定方法は、本発明に従いDC成分ｉと周
波数ΩのAC成分Δｉとを有する可変電流を素子
に印加し、比ｉ／Δｉを実質的に一定に保ち、電
流が素子に流れることに応動して発生する信号を
検出し、所望の電流・導関数積に対応した周波数
成分を該信号から抽出する方法によつて解決され
た。
関数の測定方法は、本発明に従いDC成分ｉと周
波数ΩのAC成分Δｉとを有する可変電流を素子
に印加し、比ｉ／Δｉを実質的に一定に保ち、電
流が素子に流れることに応動して発生する信号を
検出し、所望の電流・導関数積に対応した周波数
成分を該信号から抽出する方法によつて解決され
た。
一実施例に従えば、本発明は素子のパラメータ
Ｆの、素子を流れる電流に関するｎ次導関数と、
該電流のｎ乗との積を発生する方法を含んでい
る。たとえば、DC電流と周波数Ωの交流成分と
の和がテストすべき接合レーザのごとき素子に印
加される。素子を流れる電流に応動して発生する
電圧（Ｆ＝Ｖ）は、位相検出され、１次高調波Ω
又は２次高調波２Ωのいずれかでの電圧のテーラ
展開の係数が作られる。変調指数ｍ＝ｉ／Δｉを
一定に保ち、これによつてidV／di及びi2d2V／di2
の両方の直接測定を可能にしているのが本発明の
特徴である。単純な導関数dV／di及びd2V／di2で
はなく、上のような電流・導関数積がしばしば必
要な測定量となる。接合レーザでは、これらは、
直列抵抗ＲS、レーザ電流しきい値ｉth、及び指
数係数β＝ｑ／nkTを測定する手段となる。この
技術をGaAs−AlGaAsDH接合レーザに応用する
と、しきい値付近以上において非常に大きな２次
導関数信号が観測される。また光出力−電流特性
の導関数も表示できる。この導関数は、光出力−
電流特性そのものよりも、しきい値付近における
急峻な特性を示すことができる。
Ｆの、素子を流れる電流に関するｎ次導関数と、
該電流のｎ乗との積を発生する方法を含んでい
る。たとえば、DC電流と周波数Ωの交流成分と
の和がテストすべき接合レーザのごとき素子に印
加される。素子を流れる電流に応動して発生する
電圧（Ｆ＝Ｖ）は、位相検出され、１次高調波Ω
又は２次高調波２Ωのいずれかでの電圧のテーラ
展開の係数が作られる。変調指数ｍ＝ｉ／Δｉを
一定に保ち、これによつてidV／di及びi2d2V／di2
の両方の直接測定を可能にしているのが本発明の
特徴である。単純な導関数dV／di及びd2V／di2で
はなく、上のような電流・導関数積がしばしば必
要な測定量となる。接合レーザでは、これらは、
直列抵抗ＲS、レーザ電流しきい値ｉth、及び指
数係数β＝ｑ／nkTを測定する手段となる。この
技術をGaAs−AlGaAsDH接合レーザに応用する
と、しきい値付近以上において非常に大きな２次
導関数信号が観測される。また光出力−電流特性
の導関数も表示できる。この導関数は、光出力−
電流特性そのものよりも、しきい値付近における
急峻な特性を示すことができる。
この技術は、また、ｉ−ｖ特性が少くともある
電流範囲内で指数的であるようなその他の素子に
対しても適用できる。たとえば、この技術はシリ
コン・ダイオードの直列抵抗及びβ＝ｑ／nkTを
測定するのに用いることができる。
電流範囲内で指数的であるようなその他の素子に
対しても適用できる。たとえば、この技術はシリ
コン・ダイオードの直列抵抗及びβ＝ｑ／nkTを
測定するのに用いることができる。
第１図において、テストすべき素子１０のある
パラメータを測定するための装置が示されてい
る。このパラメータは、特定の電流・導関数積、
すなわちidF／di及びi2d2F／di2を直接発生するこ
とによつて決定される。ただしここで、Ｆはテス
ト中の素子によつて決まる一般化された関数であ
る。しかし、説明を明確にするために、以下の議
論では、テスト中の素子１０は接合型レーザダイ
オードであつて、Ｆ＝Ｖ、すなわちＦはレーザダ
イオードを流れる電流ｉTに応じて該ダイオード
に生起する電圧であるものと仮定する。しかし、
後述するようにＦはレーザの光出力強度であつて
も良い。
パラメータを測定するための装置が示されてい
る。このパラメータは、特定の電流・導関数積、
すなわちidF／di及びi2d2F／di2を直接発生するこ
とによつて決定される。ただしここで、Ｆはテス
ト中の素子によつて決まる一般化された関数であ
る。しかし、説明を明確にするために、以下の議
論では、テスト中の素子１０は接合型レーザダイ
オードであつて、Ｆ＝Ｖ、すなわちＦはレーザダ
イオードを流れる電流ｉTに応じて該ダイオード
に生起する電圧であるものと仮定する。しかし、
後述するようにＦはレーザの光出力強度であつて
も良い。
図の装置は発振器１２を含み、これは周波数Ω
（例えば約１〜10kHzの音声周波数）の基準信号
を発生して、位相検出器１４（例えばプリンスト
ン・リサーチのモデルPAR124）に接続されたリ
ード１３に印加する。発振器１２はさらに同様の
信号をリード１６にも発生し、この信号は可変減
衰器１８を介してDC電流源２０（例えばヒユー
レツト パツカードのモデルHP6181B）に印加
される。電流源２０に印加される信号はΔｉ
cos Ωｔに比例した電圧Ｖnを持つことになる。
電流源２０はこれにDC電流成分ｉを加算し、そ
の出力電流ｉTは ｉT＝ｉ＋Δｉ cos Ωｔ （1a） となる。電流ｉTは、相互に直列接続されたレー
ザダイオードド１０及び抵抗２２を流れる。抵抗
２２の両端に現れる電圧はｘ−ｙレコーダ２４の
ｘ入力に印加される。一方、レーザダイオード１
０の両端に現れる電圧ＶLは、位相検出器１４の
入力に印加される。
（例えば約１〜10kHzの音声周波数）の基準信号
を発生して、位相検出器１４（例えばプリンスト
ン・リサーチのモデルPAR124）に接続されたリ
ード１３に印加する。発振器１２はさらに同様の
信号をリード１６にも発生し、この信号は可変減
衰器１８を介してDC電流源２０（例えばヒユー
レツト パツカードのモデルHP6181B）に印加
される。電流源２０に印加される信号はΔｉ
cos Ωｔに比例した電圧Ｖnを持つことになる。
電流源２０はこれにDC電流成分ｉを加算し、そ
の出力電流ｉTは ｉT＝ｉ＋Δｉ cos Ωｔ （1a） となる。電流ｉTは、相互に直列接続されたレー
ザダイオードド１０及び抵抗２２を流れる。抵抗
２２の両端に現れる電圧はｘ−ｙレコーダ２４の
ｘ入力に印加される。一方、レーザダイオード１
０の両端に現れる電圧ＶLは、位相検出器１４の
入力に印加される。
電圧ＶLは、その高調波成分によつて次のよう
に表わすことができる。
に表わすことができる。
ＶL（ｔ）＝V0＋V1cos Ωｔ＋V2 cos ２Ωｔ
……（1b）
位相検出器１４は次の２つのモードで動作す
る。
る。
(a) ｆモード：上式のV1.すなわち第１の高調波
成分を検出するモード。
成分を検出するモード。
(b) ｆ／２モード：V2すなわち第２の高調波成
分を検出するモード。
分を検出するモード。
よつて、位相検出器の出力電圧Ｖyは、その動
作モードに応じて、V1又はV2に比例する。電圧
Ｖyはレコーダ２４のｙ入力に印加される。
作モードに応じて、V1又はV2に比例する。電圧
Ｖyはレコーダ２４のｙ入力に印加される。
本発明において、レーザ電流は、一定の変調指
数によつて変調される。すなわち指数ｍ＝Δｉ／
ｉ＝一定である。よつて、式（1a）は次のように
書き変えることができる。
数によつて変調される。すなわち指数ｍ＝Δｉ／
ｉ＝一定である。よつて、式（1a）は次のように
書き変えることができる。
ｉT＝ｉ（１＋ｍ cos Ωｔ） （1c）
一定の変調指数を用いる利点は、理想的pn接
合と抵抗ＲSとを直列接続したモデルとしてレー
ザを考えれば明らかである。このような理想化さ
れた素子において、しきい値より低い範囲（ｉ＜
ｉth）での電流−電圧特性は、次のようになる。
合と抵抗ＲSとを直列接続したモデルとしてレー
ザを考えれば明らかである。このような理想化さ
れた素子において、しきい値より低い範囲（ｉ＜
ｉth）での電流−電圧特性は、次のようになる。
ただしβ＝ｑ／nkTで、ｑは電子の電荷、ｋは
ボルツマン常数、Ｔは絶対温度である。式
（1d）において、−１の項と、パラメータの電流
依存性とを無視して式（1d）をＶについて解
き、これをｉについて微分すると次式が得られ
る。
ボルツマン常数、Ｔは絶対温度である。式
（1d）において、−１の項と、パラメータの電流
依存性とを無視して式（1d）をＶについて解
き、これをｉについて微分すると次式が得られ
る。
ｄＶ／ｄｉ＝１／ｉβ＋ＲS (2)
ｄ２Ｖ／ｄｉ２＝−１／βｉ２ (3)
多くの分野では、式(2)及び(3)は次の形にした方
が便利である。
が便利である。
ｉｄＶ／ｄｉ＝１／β＋iRS （2a）
i2ｄ２Ｖ／ｄｉ２＝−１／β （3a）
よつて、逆電流特性を求めなくとも、パラメー
タβ及びＲSを直接引き出すことができる。ま
た、式（2a）及び（3a）の形により、レーザ内で
生じる光電干渉のために起こる微少ｉ−ｖ変化を
調べることもできる。量idV／di及びi2d2V／di2を
直接測定によつて求めることは、他のパラメータ
を測定してこれらの量に変換する方式よりも優れ
ている。これによつて、測定の精度と実験の簡略
化が改善できる。
タβ及びＲSを直接引き出すことができる。ま
た、式（2a）及び（3a）の形により、レーザ内で
生じる光電干渉のために起こる微少ｉ−ｖ変化を
調べることもできる。量idV／di及びi2d2V／di2を
直接測定によつて求めることは、他のパラメータ
を測定してこれらの量に変換する方式よりも優れ
ている。これによつて、測定の精度と実験の簡略
化が改善できる。
このような方式がいかにして可能であるかを見
るために、式（1a）又は式（1c）の形式の電流が
ダイオードに印加され、その応答電圧が式
（1b）のようにテーラ展開され、Ω及び２Ωの系
数V1及びV2が測定される場合を考える。この結
果、最低次項のみが保持されるものとすると、 V1（Ω）＝miｄＶ／ｄｉ (4) V2（Ω）＝（ｍ／２）2i2ｄ２Ｖ／ｄｉ２ (5) となる。よつて、本発明の原理に従い、一定の変
調指数によつてレーザを変調すると、必要な量は
周波数Ω及び２Ωにおいて得られる。すなわち、
V1およびV2はidV／di及びi2d2V／di2に直接比例
し、これらは次に式（2a）及び（3a）によつてβ
及びＲSを与える。
るために、式（1a）又は式（1c）の形式の電流が
ダイオードに印加され、その応答電圧が式
（1b）のようにテーラ展開され、Ω及び２Ωの系
数V1及びV2が測定される場合を考える。この結
果、最低次項のみが保持されるものとすると、 V1（Ω）＝miｄＶ／ｄｉ (4) V2（Ω）＝（ｍ／２）2i2ｄ２Ｖ／ｄｉ２ (5) となる。よつて、本発明の原理に従い、一定の変
調指数によつてレーザを変調すると、必要な量は
周波数Ω及び２Ωにおいて得られる。すなわち、
V1およびV2はidV／di及びi2d2V／di2に直接比例
し、これらは次に式（2a）及び（3a）によつてβ
及びＲSを与える。
動作中、位相検出器１４が変調周波数Ω（第１
図のｆモード）に同調すると、第２図でidV／di
で示したようなレーザ応答電圧が得られる。この
曲線は、ｙ軸との交点（簡単な理論では式（2a）
で与えられる１／β）と、勾配（簡単な理論では
直列抵抗ＲSに比例する）と、しきい値付近での
電圧飽和とから成る特性を持つ。このシステムの
応答については、レーザダイオードを、単なる抵
抗及び普通のシリコンダイオードのそれぞれと置
き代えてチエツクした。この結果、既知のＲ及び
βの値が良好に得られた。また、信号V1（Ω）
も、式(4)から予想されるようにｍに線形比例する
ことが確認された。多くの異つたレーザについて
測定しところ、しきい値以下での勾配線形性にず
れがあり、またしきい値の付近以上ではidV／di
の形が大きく異つているにもかかわらず、測定結
果は同様のものが得られた。電圧飽和はほとんど
完全には生ぜず、より複雑なidV／di応答が得ら
れた。しかし、この実験技法は正確で、校正が容
易であり、また使用も簡単である。
図のｆモード）に同調すると、第２図でidV／di
で示したようなレーザ応答電圧が得られる。この
曲線は、ｙ軸との交点（簡単な理論では式（2a）
で与えられる１／β）と、勾配（簡単な理論では
直列抵抗ＲSに比例する）と、しきい値付近での
電圧飽和とから成る特性を持つ。このシステムの
応答については、レーザダイオードを、単なる抵
抗及び普通のシリコンダイオードのそれぞれと置
き代えてチエツクした。この結果、既知のＲ及び
βの値が良好に得られた。また、信号V1（Ω）
も、式(4)から予想されるようにｍに線形比例する
ことが確認された。多くの異つたレーザについて
測定しところ、しきい値以下での勾配線形性にず
れがあり、またしきい値の付近以上ではidV／di
の形が大きく異つているにもかかわらず、測定結
果は同様のものが得られた。電圧飽和はほとんど
完全には生ぜず、より複雑なidV／di応答が得ら
れた。しかし、この実験技法は正確で、校正が容
易であり、また使用も簡単である。
この手法の重要な利点として、周波数２Ωにお
ける応答電圧を測定し、２次導関数i2d2V／di2を
得ることがあげられる。周波数２Ωにおける検出
は位相検出器１４をｆ／２モード（第１図のｆ／
２モード）で動作させることによつて行われる。
このモードでは測定器は、外部から印加した基準
周波数を持つた内部基準周波数を発生し、V2
（２Ω）に感応する検出システムを構成する。
ける応答電圧を測定し、２次導関数i2d2V／di2を
得ることがあげられる。周波数２Ωにおける検出
は位相検出器１４をｆ／２モード（第１図のｆ／
２モード）で動作させることによつて行われる。
このモードでは測定器は、外部から印加した基準
周波数を持つた内部基準周波数を発生し、V2
（２Ω）に感応する検出システムを構成する。
第２図の曲線ｂはシステムをｆ／２モードで動
作させた時に検出される典型的な信号を示してい
る。信号雑音比は非常に大きい。電流の小さい部
分はレーザによつてほとんど差はないが、電流の
大きい部分の曲線形はレーザによつて大きく異
る。電流がゼロの付近の負方向のずれは簡単な理
論（式（3a））により、１／βに比例する。また
信号のレーザの動作に大きく依存する。レーザが
シヨートされるか、あるいは抵抗で置き代えられ
ると、予測できるように、水平の直線が得られ
る。さらに別のチエツクとして、変調指数に対す
るV2（２Ω）の依存性を、しきい値以下におい
て０≦ｍ≦0.1の範囲で測定したところ、正確に
m2となつて理論（式(5)）と一致した。よつて、
第１の高調波が第２の高調波に与える影響はほと
んどない。
作させた時に検出される典型的な信号を示してい
る。信号雑音比は非常に大きい。電流の小さい部
分はレーザによつてほとんど差はないが、電流の
大きい部分の曲線形はレーザによつて大きく異
る。電流がゼロの付近の負方向のずれは簡単な理
論（式（3a））により、１／βに比例する。また
信号のレーザの動作に大きく依存する。レーザが
シヨートされるか、あるいは抵抗で置き代えられ
ると、予測できるように、水平の直線が得られ
る。さらに別のチエツクとして、変調指数に対す
るV2（２Ω）の依存性を、しきい値以下におい
て０≦ｍ≦0.1の範囲で測定したところ、正確に
m2となつて理論（式(5)）と一致した。よつて、
第１の高調波が第２の高調波に与える影響はほと
んどない。
一方、しきい値の付近では２次導関数はピーク
を持つ。よつて、折り返し点P1又は適当な中間点
P2を用いてしきい値電流ｉthを測定することがで
きる。この技術の利点は、これがすべて電気的に
行えることで、光出力を測定する必要がないとい
う点にある。従つて、１つの応用分野として、レ
ーザ鏡に対する反射又は非反射膜の被膜制御があ
げられる。このような被膜作業は通常レーザを真
空チヤンバーに入れて行うため、レーザを光的に
アクセスするよりも、電気的にアクセスした方が
容易である。
を持つ。よつて、折り返し点P1又は適当な中間点
P2を用いてしきい値電流ｉthを測定することがで
きる。この技術の利点は、これがすべて電気的に
行えることで、光出力を測定する必要がないとい
う点にある。従つて、１つの応用分野として、レ
ーザ鏡に対する反射又は非反射膜の被膜制御があ
げられる。このような被膜作業は通常レーザを真
空チヤンバーに入れて行うため、レーザを光的に
アクセスするよりも、電気的にアクセスした方が
容易である。
第１図の装置を用いた場合、光強度Ｌに対する
導関数idL／di及びi2d2L／di2も直接得ることがで
きる。これは、鏡面の各々からの光をシリコン・
フオト・ダイオードによつて別々に監視するよう
な構成にしたホルダ内にレーザ１０を置くことに
よつて行うことができる。フオトダイオードの電
流（又はこれに比例する電圧）は、位相検出器１
４の入力に印加される。このような導関数技術
は、たとえば微分量子効果（αdL／di）のよう
なパラメータの正確な測定の他に、レーザの空間
的非均一性等の検査においても、Ｌ（ｉ）測定と
ともに、有用である。典型的な微分信号応答が、
同じ装置で測定した光出力−電流特性（Ｌ−ｉ）
とともに、第３図に示されている。Ｌ−ｉ特性と
しては、大きなカーブを持つた素子が例として選
ばれており、これは、導関数を用いて、このよう
な勾配変化を強調するためである。２つのレーザ
鏡からの光はしばしば非対称であり、またＬ−ｉ
に曲りがある時には特に非対称が大きいことは、
従来の結果から期待されていた。このような曲り
は、レーザ体の空間的不均一性に由来するものと
考えられる。この不均一性は光−電流導関数にも
現れている。光−電流特性の曲りの付近で、非常
に急峻な導関数特性が見られる。このような観測
により、光−電流特性の微分は、そのままで、あ
るいは電圧の微分と組合せることにより、接合レ
ーザの光−電流特性の非線形性、空間的不均一性
及びこれらの関係を調査する上で非常に有効であ
ることがわかる。
導関数idL／di及びi2d2L／di2も直接得ることがで
きる。これは、鏡面の各々からの光をシリコン・
フオト・ダイオードによつて別々に監視するよう
な構成にしたホルダ内にレーザ１０を置くことに
よつて行うことができる。フオトダイオードの電
流（又はこれに比例する電圧）は、位相検出器１
４の入力に印加される。このような導関数技術
は、たとえば微分量子効果（αdL／di）のよう
なパラメータの正確な測定の他に、レーザの空間
的非均一性等の検査においても、Ｌ（ｉ）測定と
ともに、有用である。典型的な微分信号応答が、
同じ装置で測定した光出力−電流特性（Ｌ−ｉ）
とともに、第３図に示されている。Ｌ−ｉ特性と
しては、大きなカーブを持つた素子が例として選
ばれており、これは、導関数を用いて、このよう
な勾配変化を強調するためである。２つのレーザ
鏡からの光はしばしば非対称であり、またＬ−ｉ
に曲りがある時には特に非対称が大きいことは、
従来の結果から期待されていた。このような曲り
は、レーザ体の空間的不均一性に由来するものと
考えられる。この不均一性は光−電流導関数にも
現れている。光−電流特性の曲りの付近で、非常
に急峻な導関数特性が見られる。このような観測
により、光−電流特性の微分は、そのままで、あ
るいは電圧の微分と組合せることにより、接合レ
ーザの光−電流特性の非線形性、空間的不均一性
及びこれらの関係を調査する上で非常に有効であ
ることがわかる。
上記の装置は、可能な多くの実施例の中の一例
にすぎないことは明らかであり、本発明の原理を
応用することによつて多くの実施例を作ることが
できる。
にすぎないことは明らかであり、本発明の原理を
応用することによつて多くの実施例を作ることが
できる。
特に、式（1d）において、−１の項を無視した
ことは、重要ではない。しかし、β、Ｒ、及びｉ
Oが電流とは無関係であるとした近似は、有好な
一次近似ではあるが、βは実際にはパラメータｎ
を介して電流の影響を受ける。ｎの値の導関数の
一次の訂正は次のようになる。
ことは、重要ではない。しかし、β、Ｒ、及びｉ
Oが電流とは無関係であるとした近似は、有好な
一次近似ではあるが、βは実際にはパラメータｎ
を介して電流の影響を受ける。ｎの値の導関数の
一次の訂正は次のようになる。
Δｎ（ｉ）＝ｑ／ｋＴ（Ｖ−iRS）ｉ／ｎｄｎ／ｄｉ(6)
よつて、式（2a）は
ｉｄＶ／ｄｉ＝１／β＋Ｖｉ／ｎｄｎ／ｄｉ＋iRS（１
−ｉ／ｎｄｎ／ｄｉ）（2a′） となつている。よつて、パラメータβ及びＲSは
ともに、βが電流とは無関係という仮定の影響を
受ける。
−ｉ／ｎｄｎ／ｄｉ）（2a′） となつている。よつて、パラメータβ及びＲSは
ともに、βが電流とは無関係という仮定の影響を
受ける。
同じようにして２次導関数についても、式
（3a）は次式で置き代えられる。
（3a）は次式で置き代えられる。
i2ｄ２Ｖ／ｄｉ２＝−１／β（１−２ｉ／ｎｄｎ／ｄｉ
） ＋（Ｖ−iRS）ｉ２／ｎｄ２ｎ／ｄｉ２ （3a′） Ｒ及びｉOが電流に依存する場合にも、同様の
方法で式を求めることができる。
） ＋（Ｖ−iRS）ｉ２／ｎｄ２ｎ／ｄｉ２ （3a′） Ｒ及びｉOが電流に依存する場合にも、同様の
方法で式を求めることができる。
以上を要約すると、
(1) 素子のパラメータＦの素子を流れる電流に関
するｎ次導数と、該電流のｎ乗との積を発生す
る方法において、 (a) DC成分ｉと周波数Ωで発振しているAC成
分Δｉとを持つ可変電流を該素子に印加する
ステツプと、 (b) 比ｉ／Δｉを実質的に一定に保つステツプ
と、 (c) 該素子を該電流が流れることに応動して発
生する信号を検出するステツプと、 (d) 所望の電流・導関数積に対応した周波数成
分を該信号から引き出すステツプとが含まれ
ている。
するｎ次導数と、該電流のｎ乗との積を発生す
る方法において、 (a) DC成分ｉと周波数Ωで発振しているAC成
分Δｉとを持つ可変電流を該素子に印加する
ステツプと、 (b) 比ｉ／Δｉを実質的に一定に保つステツプ
と、 (c) 該素子を該電流が流れることに応動して発
生する信号を検出するステツプと、 (d) 所望の電流・導関数積に対応した周波数成
分を該信号から引き出すステツプとが含まれ
ている。
(2) 上記第１項の方法において、該素子は少くと
もある電流範囲内において、指数的電圧電流特
性を持つている。。
もある電流範囲内において、指数的電圧電流特
性を持つている。。
(3) 上記第１項の方法において、電流ｉが該素子
を流れた時に該素子に発生する電圧をＦ＝Ｖと
するときに、電流−導関数積idV／diを発生す
るために、ステツプ(c)で該信号に対応する電圧
は位相検波され、ステツプ(d)で引き出された成
分は第１高調波周波数成分の振幅である。
を流れた時に該素子に発生する電圧をＦ＝Ｖと
するときに、電流−導関数積idV／diを発生す
るために、ステツプ(c)で該信号に対応する電圧
は位相検波され、ステツプ(d)で引き出された成
分は第１高調波周波数成分の振幅である。
(4) 上記第３項の方法において、該第１高調波成
分の振幅と電流ｉとの関係のデイスプレイを発
生するステツプが含まれる。
分の振幅と電流ｉとの関係のデイスプレイを発
生するステツプが含まれる。
(5) 上記第４項の方法において、該素子はpn接
合レーザであり、該デイスプレイの勾配から該
レーザの直列抵抗ＲSを決定し、該デイスプレ
イの軸交点からβ＝ｑ／nkTを決定するステツ
プが含まれる。
合レーザであり、該デイスプレイの勾配から該
レーザの直列抵抗ＲSを決定し、該デイスプレ
イの軸交点からβ＝ｑ／nkTを決定するステツ
プが含まれる。
(6) 上記第１項の方法において、電流ｉが該素子
を流れた時に該素子に発生する電圧をＦ＝Ｖと
するとき、電流−導関数積i2d2V／di2を発生す
るために、ステツプ(c)で該信号に対応する電圧
が位相検出され、ステツププ(d)で引き出される
成分は第２高調波成分の振幅である。
を流れた時に該素子に発生する電圧をＦ＝Ｖと
するとき、電流−導関数積i2d2V／di2を発生す
るために、ステツプ(c)で該信号に対応する電圧
が位相検出され、ステツププ(d)で引き出される
成分は第２高調波成分の振幅である。
(7) 上記第６項の方法において、該第２高調波成
分の振幅と電流ｉとの関係を示すデイスプレイ
を発生するステツプが含まれる。
分の振幅と電流ｉとの関係を示すデイスプレイ
を発生するステツプが含まれる。
(8) 上記第７項の方法において、該素子はpn接
合レーザであり、該デイスプレイの軸交点から
β＝ｑ／nkTを決定し、デイスプレイのその点
より上では比較的急峻なピークを示す電流しき
い値を決定するステツプが含まれる。
合レーザであり、該デイスプレイの軸交点から
β＝ｑ／nkTを決定し、デイスプレイのその点
より上では比較的急峻なピークを示す電流しき
い値を決定するステツプが含まれる。
(9) 上記第１項の方法において、該素子がpn接
合レーザであり、該レーザの光出力強度をＦ＝
Ｌとするとき電流−導関数積idL／diを発生す
るために、該光出力を該ステツプ(c)の信号に変
換するステツプと、ステツプ(d)で該信号から１
次高調波周波数成分を引き出すステツプとが含
まれる。
合レーザであり、該レーザの光出力強度をＦ＝
Ｌとするとき電流−導関数積idL／diを発生す
るために、該光出力を該ステツプ(c)の信号に変
換するステツプと、ステツプ(d)で該信号から１
次高調波周波数成分を引き出すステツプとが含
まれる。
(10) 上記第１項の方法において、該素子がpn接
合レーザであり該レーザの光出力強度をＦ＝Ｌ
とするとき電流導関数積i2d2L／di2を発生する
ために、該光出力を該ステツプ(c)の信号に変換
するステツプと、ステツプ(d)で該信号から２次
高調波周波数成分の振幅を引き出すステツプと
が含まれる。
合レーザであり該レーザの光出力強度をＦ＝Ｌ
とするとき電流導関数積i2d2L／di2を発生する
ために、該光出力を該ステツプ(c)の信号に変換
するステツプと、ステツプ(d)で該信号から２次
高調波周波数成分の振幅を引き出すステツプと
が含まれる。
第１図は本発明の一実施例において用いられる
装置のブロツク図、第２図は、第１図の装置を用
いて測定された典型的な１次高調波（idV／di）
及び２次高調波（i2d2V／di2）電圧応答をレーザ
電流の関数として示したグラフについての図であ
り、および、第３図は、第１図の装置をわずかに
変更して測定された典型的な光強度の１次高調波
（idL／di）及び２次高調波（i2d2L／di2）応答をレ
ーザ電流の関数として示したグラフについての図
である。 〔主要部分の符号の説明〕、素子……１０、可
変電流源………２０、検出器……１４、表示器…
…２４。
装置のブロツク図、第２図は、第１図の装置を用
いて測定された典型的な１次高調波（idV／di）
及び２次高調波（i2d2V／di2）電圧応答をレーザ
電流の関数として示したグラフについての図であ
り、および、第３図は、第１図の装置をわずかに
変更して測定された典型的な光強度の１次高調波
（idL／di）及び２次高調波（i2d2L／di2）応答をレ
ーザ電流の関数として示したグラフについての図
である。 〔主要部分の符号の説明〕、素子……１０、可
変電流源………２０、検出器……１４、表示器…
…２４。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 素子のパラメータＦの該素子を流れる電流に
関するｎ次導関数と該電流のｎ乗との積を発生す
る方法において、 (a) DC成分ｉと周波数ΩのAC成分Δｉとを有す
る可変電流を該素子に印加し、 (b) 比ｉ／Δｉを実質的に一定に保ち、 (c) 該電流が該素子に流れることに応動して発生
する信号を検出し、および (d) 所望の電流・導関数積に対応した周波数成分
を該信号から抽出する工程とを特徴とする方
法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
て、前記素子が少くともある電流の範囲にわたつ
て指数的電圧電流特性を持つことを特徴とする方
法。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の方法であつ
て、電流ｉが該素子を流れる時に該素子の両端に
発生する電圧をＦ＝Ｖとしたときの電流・導関数
積idV／diを発生する方法において、 信号を検出する前記工程(c)において該信号に対
応した前記電圧が位相検出され、信号から抽出す
る前記工程(d)においてそれで１次高調波周波数成
分の振幅が抽出されることを特徴とする方法。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の方法におい
て、 該１次高調波周波数成分の振幅対電流ｉの関係
の表示を発生する工程を特徴とする方法。 ５ 特許請求の範囲第１項に記載の方法であつ
て、電流ｉが該素子を流れる時に該素子の両端に
発生する電圧をＦ＝Ｖとしたときの電導・導関数
積i2d2V／di2を発生する方法において、 信号を検出する前記工程(c)において該信号に対
応した該電圧が位相検出され、信号から抽出する
前記工程(d)においてそれで２次高調波周波数成分
の振幅が抽出されることを特徴とする方法。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載の方法におい
て、 該２次高調波周波数成分の振幅対電流ｉの関係
の表示を発生する工程を特徴とする方法。 ７ 特許請求の範囲第１項に記載の方法であつ
て、前記素子がpn接合レーザであり、Ｆ＝Ｌが
該素子の光出力強度とするときの電流・導関数積
idL／diを発生する方法において、 前記光出力を信号を検出する前記工程(c)の信号
に変換し、そして 信号から抽出する前記工程(d)で該信号から１次
高調波周波数成分の振幅を抽出する工程とを特徴
とする方法。 ８ 特許請求の範囲第１項に記載の方法であつ
て、前記素子がpn接合レーザであり、Ｆ＝Ｌが
該素子の光出力強度とするときの電流・導関数積
i2d2L／di2を発生する方法において、 該光出力を信号を検出する前記工程(c)の該信号
に変換し、そして 信号から抽出する前記工程(d)で該信号から２次
高調波周波数成分の振幅を抽出する工程とを特徴
とする方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/698,185 US4062632A (en) | 1976-06-21 | 1976-06-21 | Constant modulation index technique for measuring the derivatives of device parameters |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52156589A JPS52156589A (en) | 1977-12-27 |
| JPS6126240B2 true JPS6126240B2 (ja) | 1986-06-19 |
Family
ID=24804242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7292577A Granted JPS52156589A (en) | 1976-06-21 | 1977-06-21 | System for measuring parameter |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4062632A (ja) |
| JP (1) | JPS52156589A (ja) |
| CA (1) | CA1073552A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4106096A (en) * | 1976-08-30 | 1978-08-08 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Derivative measurement by frequency mixing |
| JPS61135175A (ja) * | 1984-12-05 | 1986-06-23 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザの発振しきい値電流測定方法 |
| US4680810A (en) * | 1985-06-28 | 1987-07-14 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Labs | Means for controlling a semiconductor device and communication system comprising the means |
| US4795976A (en) * | 1987-01-15 | 1989-01-03 | American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories | Apparatus and derivative technique for testing devices |
| US4870352A (en) * | 1988-07-05 | 1989-09-26 | Fibertek, Inc. | Contactless current probe based on electron tunneling |
| US5034334A (en) * | 1989-10-13 | 1991-07-23 | At&T Bell Laboratories | Method of producing a semiconductor laser adapted for use in an analog optical communications system |
| US6043872A (en) * | 1994-06-22 | 2000-03-28 | Nec Corporation | Method and apparatus for determining defectiveness/non-defectiveness of a semiconductor laser by examining an optical output from the semiconductor laser |
| GB9421329D0 (en) * | 1994-10-22 | 1994-12-07 | Bt & D Technologies Ltd | Laser bias control system |
| JP3535002B2 (ja) * | 1998-02-09 | 2004-06-07 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レ―ザの良否判別法 |
| JP2001033513A (ja) * | 1999-07-19 | 2001-02-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光素子の特性測定方法及び特性測定プログラムを記録した記録媒体 |
| GB2525187B (en) * | 2014-04-14 | 2020-02-12 | Univ Cranfield | Wavelength control of laser diodes |
-
1976
- 1976-06-21 US US05/698,185 patent/US4062632A/en not_active Expired - Lifetime
-
1977
- 1977-05-13 CA CA278,370A patent/CA1073552A/en not_active Expired
- 1977-06-21 JP JP7292577A patent/JPS52156589A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1073552A (en) | 1980-03-11 |
| JPS52156589A (en) | 1977-12-27 |
| US4062632A (en) | 1977-12-13 |
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