Приложение А (справочное). Основные оценки и характеристики

Приложение А
(справочное)

Основные оценки и характеристики

А.1 Общие положения

Характеристики устройства полупроводниковых лазеров сложны, и многие виды электрических и оптических характеристик объясняются в настоящем стандарте. Поэтому некоторые примеры абсолютных максимальных значений, основных значений и характеристик приведены для лазерных устройств с полупроводниковыми лазерами, выполненных с волоконным выводом или без него.

А.2 Общие положения

В таблице А.1 перечислены условные обозначения и единицы измерения, которые используются в А.3 и А.4.

Таблица А.1 - Обозначения и единицы измерения

Обозначение	Единица измерения	Термин
	Вт	Мощность излучения
	Вт/А	Эффективность излучения
,	Вт/А	Дифференциальная эффективность излучения
	Вт/А	Дифференциальная эффективность (наклон)
I th	А	Пороговый ток
	%	Линейность (зависимости мощности излучения от тока)
	м	Длина волны в воздухе
	Вт/м	Спектральное распределение мощности излучения
	Вт	Изменение мощности излучения в диапазоне перестройки длины волны (частоты) a)
	м	Длина волны в максимуме
	м	Центральная длина волны
	м	Спектральная ширина полосы
	м	Среднеквадратичная спектральная ширина полосы
или	м или Гц	Ширина спектральной линии на полувысоте FWHM
S msp	м	Межмодовый интервал
N m	-	Количество продольных мод
SMS	дБ	Коэффициент подавления боковых мод
	м	Спектральный сдвиг
	м/К	Температурная зависимость длины волны
	м/А	Токовая зависимость длины волны
	м	Диапазон перестройки длины волны б)
	с	Время перестройки длины волны в)
R(f) или RIN	дБ	Относительная интенсивность шума
C/N	дБ	Отношение несущей к шуму
t d(on)	с	Задержка включения
t r	с	Длительность нарастания
t on	с	Время включения
t d(off)	с	Задержка выключения
t f	с	Длительность спада
t off	с	Время выключения
f c	ГЦ	Граничная частота (модуляции)
а) Изменение мощности излучения в определенном диапазоне настройки температуры или тока  = Р е1 - Р е2, здесь Р е1 и Р е2 - это начало и конец диапазона настройки соответственно. б) Максимальный диапазон длин волн, в котором отношение длины волны к току или температуре поддерживается постоянным. в) Требуемое время, в течение которого сдвиг длины волны генерации становится постоянным или в пределах определенного значения сразу после изменения тока или температуры.

А.3 Основные паспортные данные и характеристики лазерных устройств с ППЛ без волоконного вывода излучения

А.3.1 Тип

Лазерное устройство состоит из следующих основных частей:

- полупроводниковый лазер;

- фотодиод обратной связи (опция).

А.3.2 Материал полупроводниковой структуры

Используются следующие полупроводниковые материалы:

- для полупроводниковых лазеров: InP, GaAs, InGaAs, InAIAs, InGaAsP и др.;

- для фотодиодов (опция): Ge, Si, InGaAs и др.

А.3.3 Типы полупроводниковых устройств

Используются следующие типы:

- в полупроводниковых лазерах: резонатор Фабри-Перо (FP), резонатор с распределенной обратной связью (DFB), заглубленные гетероструктуры (ВН), гребневые волноводы, поверхностно испускающие с вертикальным резонатором (VCSEL), квантовые ямы (QW), множественные квантовые ямы (MQW), напряженные MQW, квантово-каскадные и т.д.;

- в фотодиоде (опция): пин-фотодиод (pin PD), лавинный фотодиод (APD) и др.

А.3.4 Детали габаритного чертежа и герметизации

А.3.4.1 ИСО и/или МЭК и/или национальный справочный номер габаритного чертежа.

А.3.4.2 Способ герметизации: стекло/металл/пластик/другое.

А.3.4.3 Схема и обозначение выводов

А.3.5 Предельные значения (абсолютно максимальные) для всего рабочего температурного диапазона, если не указано иное

В таблицах А.2, А.3 и А.4 перечислены характеристики и требования к предельным значениям в обычных условиях для полупроводниковых лазеров и контрольных фотодиодов соответственно.

Таблица А.2 - Характеристики и требования к предельным значениям. Общие условия

Характеристика	Обозначение	Требования		Единица измерения
		мин.	макс.
Температура хранения	T stg	x	x	°С
Рабочая температура	T корп	x	x	°С
Температура пайки (при заданном времени пайки и минимальном расстоянии до корпуса)	T sld	-	x	°С

Таблица А.3 - Характеристики и требования к предельным значениям. Полупроводниковый лазер

Характеристика	Обозначение	Требования		Единица измерения
		мин.	макс.
Обратное напряжение	V R	-	x	В
Прямой ток	I F	-	x	А
Выходная мощность непрерывного излучения		-	x	Вт
Максимальная выходная мощность излучения при заданной ширине импульса и скважности		-	x	Вт
Электростатическое (ESD) напряжение (обе полярности) модели человеческого тела	V ESD	-	x	В

Таблица А.4 - Характеристики и требования к предельным значениям. Фотодиод (опция)

Характеристика	Обозначение	Требования		Единица измерения
		мин.	макс.
Обратное напряжение	V mR	-	x	В
Прямой ток	I mF	-	x	А
Электростатическое (ESD) напряжение (обе полярности) модели человеческого тела	V mESD	-	x	В

А.3.6 Электрические и оптические характеристики

В таблицах А.5 и А.6 приведены статические электрические и оптические характеристики полупроводниковых лазеров и дополнительных фотодиодов обратной связи, соответственно.

В таблице А.7 приведены динамические электрические и оптические характеристики полупроводниковых лазеров.

В таблице А.8 приведены электрические и оптические характеристики полупроводниковых лазеров и дополнительных фотодиодов обратной связи, специфицированные во всем диапазоне рабочих температур.

Таблица А.5 - Электрические и оптические характеристики. Полупроводниковый лазер

Характеристика ("Статические" характеристики при T корп = 25 °С)	Обозначение	Требования		Единица измерения
		мин.	макс.
Пороговый ток	I th	x	x	А
Выходная мощность излучения из оптического порта при I F (I th + ) (где применимо для максимального значения)		x	x	Вт
Прямой ток при	I F	x	x	А
Дифференциальная эффективность при или при I F		x	x	Вт/А
Линейность выходной мощности излучения между заданными значениями и (при необходимости)	L d	-	x	%
Выходная мощность излучения оптического порта при I th (при необходимости)		-	x	Вт
Прямое напряжение при или I F указано	V F	-	x	В
Дифференциальное сопротивление выше порога (при необходимости)	R d	x	x	/A
Коэффициент подавления боковых мод	SMS	x	-	дБ
Спектральная ширина линии на полувысоте		-	x	м
Частота отсечки	f c	-	x	ГЦ
Тепловое сопротивление корпуса (где это уместно)	T TH(j-c)	-	x	К/Вт

Таблица А.6 - Электрические и оптические характеристики. Фотодиод обратной связи (опция)

Характеристика (при T корп = 25 °С)	Обозначение	Требования		Единица измерения
		мин.	макс.
Обратный темновой ток при = 0 и заданном V R	I mRO	-	x	А
Выходной ток фотодиода при = 0 и заданном V R	I m	x	x	А
Линейность фототока диода от выходной мощности излучения в заданном диапазоне от I F1 до I F2 или от до	L m	-	x	%
Емкость при заданных значениях V R и f	C tot	-	x	Ф

Таблица А.7 - Электрические и оптические характеристики полупроводникового лазера

Характеристика ("Динамические" характеристики при T корп = 25 °С)	Обозначение	Требования		Единица измерения
		мин.	макс.
Центральная (среднеквадратичная) длина волны спектрального максимума при заданной выходной мощности излучения	-	x	x	м
Среднеквадратичный спектральный диапазон при а) или I F (непрерывный режим) или б) или I F и (в режиме модуляции) (где это уместно)		x	x	Вт/А
Время нарастания выходной мощности излучения между 90 % и 10 % выходной мощности излучения или при заданных I F и R L	t r	-	x	с
Время спадания выходной мощности излучения от 10 % до 90 % от выходной мощности излучения или при заданных I F и R L	t f	-	x	с
Относительная интенсивность шума при заданных или I F, и , оптическое отражение (где применимо)	RIN	-	x	дБ/Гц

Таблица А.8 - Электрические и оптические характеристики. Полупроводниковый лазер [и фотодиод (опция)]

Характеристика (задается в диапазоне рабочих температур)	Обозначение	Требования		Единица измерения
		мин.	макс.
Пороговый ток		x	x	А
Дифференциальная эффективность при или при I F		x	x	Вт/А
Ошибка слежения при и T case = 25 °С		-	х	%
Центральная (среднеквадратичная) длина волны спектра при заданной выходной мощности излучения	-+	x	x	м
Линейность выходной мощности излучения между заданными значениями и (где применимо)		-	x	%
Температурная зависимость длины волны		x	x	м/К
Зависимость длины волны от тока		x	x	м/А
Диапазон перестройки длины волны		x	x	м
Время перестройки длины волны		-	x	с
Изменение оптической мощности в диапазоне перестройки длины волны (частоты)		-	x	Вт
Темновой ток фотодиода при V R	IR(D)+	-	x	А
Примечание - Характеристики со знаком "+" в колонке символов указывают на то, что минимальные и максимальные значения характеристик должны приниматься во всем диапазоне рабочих температур.

А.3.7 Опасность

См. ГОСТ IEC 60825-1.

А.4 Основные паспортные данные и характеристики лазерных устройств с волоконным выводом излучения

А.4.1 Состав

Лазерный модуль с волоконным выводом состоит из следующих основных частей:

- полупроводниковый лазер;

- фотодиод обратной связи (опция);

- волокно (одномодовое).

А.4.2 Полупроводниковый материал

Используемые полупроводниковые материалы:

- для полупроводникового лазера: InP, GaAs, InGaAs, InAIAs, InGaAsP и др., и

- для фотодиода (опция): Ge, Si, InGaAs и др.

А.4.3 Устройство (конструкция)

Устройство:

- в полупроводниковом лазере: интерферометр Фабри-Перо (FP), распределенная обратная связь (DFB), заглубленная гетероструктура (ВН), гребневым волноводом, поверхностно излучающий с вертикальным резонатором (VCSEL), квантовая яма (QW), множественные квантовые ямы (MQW), напряженные MQW, квантово-каскадными и т.д.;

- в фотодиоде (опция): контактный фотодиод (pin PD), лавинный фотодиод (APD) и др.

А.4.4 Подробные сведения габаритного чертежа и материалов корпуса

А.4.4.1 ИСО и/или МЭК и/или национальный справочный номер габаритного чертежа.

А.4.4.2 Материал корпуса: стекло/металл/пластик/другое.

А.4.4.3 Обозначение (назначение) выводов.

А.4.4.4 Информация о выходном волокне: тип волокна, виды защиты, разъем, длина и т.д.

А.4.4.5 Информация о теплоотводе корпуса.

А.4.5 Предельные значения (абсолютные максимальные) в диапазоне рабочих температур, если не указано иное

В таблицах А.9, А.10 и А.11 перечислены характеристики и требования к предельным значениям для общих условий применения полупроводниковых лазеров и дополнительных фотодиодов.

Таблица А.9 - Характеристики и требования к предельным значениям. Общие сведения

Характеристика	Обозначение	Требования		Единица измерения
		мин.	макс.
Пороговый ток	T stg	x	x	°С
Дифференциальная эффективность при или при I F	T корп	x	x	°С
Ошибка слежения при и T case = 25 °С	T sld	-	x	°С
Центральная (среднеквадратичная) длина волны спектра при заданной выходной мощности излучения	r	x	-	м
Прочность на растяжение вдоль оси кабеля
Прочность конструкции:
- прочность волокна на растяжение	F	-	x	Н
- прочность кабеля на растяжение	F	-	x	Н
или
Прочность конструкции: - прочность кабеля на растяжение	F	-	x	Н

Таблица А.10 - Характеристики и требования к предельным значениям. Полупроводниковый лазер

Характеристика	Обозначение	Требования		Единица измерения
		мин.	макс.
Обратное напряжение	V R	-	x	В
Прямой ток	I F	-	x	А
Мощность выходного из волокна излучения		-	x	Вт
Максимальная мощность излучения при установленной длительности импульса и скважности		-	x	Вт
Электростатическое (ESD) напряжение (обе полярности) модели человеческого тела	V ESD	-	x	В

Таблица А.11 - Характеристики и требования к предельным значениям. Фотодиод мониторинга (опция)

Характеристика	Обозначение	Требования		Единица измерения
		мин.	макс.
Обратное напряжение	V mR	-	x	В
Прямой ток	I mF	-	x	А
Электростатическое (ESD) напряжение (обе полярности) модели человеческого тела	V mESD	-	x	В

А.4.6 Электрические и оптические характеристики

В таблицах А.12 и А.13 приведены статические электрические и оптические характеристики полупроводниковых лазеров и контрольных фотодиодов соответственно. В таблице А.14 приведены динамические электрические и оптические характеристики полупроводниковых лазеров. В таблице А.15 приведены электрические и оптические характеристики полупроводниковых лазеров и контрольных фотодиодов для определенного диапазона рабочих температур.

Таблица А.12 - Электрические и оптические характеристики полупроводникового лазера

Характеристика ("Статические" характеристики при T корп = 25 °С)	Обозначение	Требования		Единица измерения
		мин.	макс.
Пороговый ток	I th	x	x	А
Выходная мощность излучения из волокна при заданном значении (I tn + ) (при необходимости для максимального значения)		x	x	Вт
Прямой ток при	I F	x	x	А
Дифференциальная эффективность при или при I F		x	x	Вт/А
Линейность выходной мощности излучения между и (при необходимости)	L d	-	x	%
Выходная мощность излучения из волокна при I th (при необходимости)		-	x	Вт
Прямое напряжение при или I F	V F	-	x	В
Дифференциальное сопротивление выше порога (при необходимости)	Rd	x	x	/A
Коэффициент подавления боковых мод	SMS	x	-	дБ
Спектральная ширина линии на полувысоте		-	x	м
Частота отсечки	f c	-	x	ГЦ
Тепловое сопротивление переход-корпус (при необходимости)	T TH(j-c)	-	x	К/Вт

Таблица А.13 - Электрические и оптические характеристики. Монитор фотодиодный (опция)

Характеристика (при температуре корпуса T корп = 25 °С)	Обозначение	Требования		Единица измерения
		мин.	макс.
Обратный темновой ток при = 0 при V R	I mR0	-	x	А
Выходной ток следящего фотодиода при и V R	I m	x	x	А
Линейность фототока диода к выходной мощности излучения из оптического порта в заданном диапазоне от I F1 до I F2 или от до	L m	-	x	%
Емкость при V R и	C tot	-	x	Ф

Таблица А.14 - Электрические и оптические характеристики. Полупроводниковый лазер

Характеристика ("Динамические" характеристики при T корп = 25 °С)	Обозначение	Требования		Единица измерения
		мин.	макс.
Центральная (среднеквадратичная) длина волны спектрального максимума при заданной выходной мощности излучения	-	x	x	м
Среднеквадратичная ширина спектра при: а) или I F (в условиях непрерывного режима) или б) или I F (в условиях модуляции) (при необходимости)		x	x	Вт/А
Время нарастания выходной мощности излучения между 90 % и 10 % от выходной мощности излучения или при заданных I F и R L	t r	-	x	с
Время спада выходной мощности излучения между 90 % и 10 % от выходной мощности излучения или при заданных I F и R L	t f	-	x	с
Относительная интенсивность шума при или I F, и , при оптическом отражении (при необходимости)	RIN	-	x	дБ/Гц

Таблица А.15 - Электрические и оптические характеристики. Полупроводниковый лазер [и фотодиод обратной связи (опция)]

Характеристика (задается в диапазоне рабочих температур)	Обозначение	Требования		Единица измерения
		мин.	макс.
Пороговый ток		x	x	А
Дифференциальная эффективность при или при I F		x	x	Вт/А
Ошибка слежения при и T case = 25 °С		-	х	%
Центральная (среднеквадратичная) длина волны спектра при заданной выходной мощности излучения	-+	x	x	м
Линейность выходной мощности излучения между заданными значениями и (при необходимости)		-	x	%
Температурная зависимость длины волны генерации		x	x	м/К
Токовая зависимость длины волны генерации		x	x	м/А
Диапазон перестройки длины волны		x	x	м
Время перестройки длины волны		-	x	x
Изменение мощности излучения в диапазоне перестройки длины волны (частоты)		-	x	x
Темновой ток следящего фотодиода при V R	IR(D)+	-	x	x
Примечание - Характеристики со знаком "+" в колонке символов указывают на то, что минимальные и максимальные значения характеристик должны обеспечиваться во всем диапазоне рабочих температур.

А.4.7 Опасность

См. ГОСТ IEC 60825-1.