激光二极管的辐射强度空间分布及半值角的测量

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1 激光二极管的辐射强度空间分布及半值角的测量
刘丹

2 实验目的 通过半值角的测量，了解LD发光的方向性 熟悉可见光LD的辐射强度的探测方法

3 实验原理 激光二极管发射的光具有非常好的单色性和方向性，相对来说，F-P型LD特性不是最佳，有利于实验测量。
利用“LED辐射强度空间分布及半值角测量”的装置进行实验，L取100 mm。 对光源来说，它发射的光通量和辐射通量关系为

4 实验原理 发光强度：光源在指定方向上的一个很小的立体角元内所包含的光通量。单位为坎德拉（candela）。要求光源尺寸和探测器的面积与光源离探测器的距离相比足够小，实际测量中达不到这个要求。 使用“平均发光强度”：照射在与LD保持一定距离处的光探测器上的通量与由探测器构成得分立体角的比值。

5 实验原理 CIE标准发光强度测试原理图

6 实验原理 半值角：最大光功率一半的两个位置间的夹角，由平行和垂直于光轴之分。本实验测量平行于光轴的半值角。
光功率（辐射功率）：发光器件所发出可见光得分总电磁通量。

7 实验步骤 将待测LD（650 nm）介入胶木模块的插孔，模块另一端的插头插到控制面板“LED\LD驱动”的“正向电压”端口。“电压测量” 。“电压测量”的正负端分别接到电压表的“20V+”和“-”端，电压表量程选择20V。“电流测量”的正负端分别接到电流表的“200mA+”和“-”端，电流表量程选择200mA。将胶木模块固定在转台导轨上。调节LD的位置，保证出光面始终对准转台中心。在L＝100mm处固定二维支架，把探测器装在支架上。探测器信号输出的红色插头插入控制面板“3”孔，黑色插头插入“2”孔，“4”“5”之间插入300K电阻。然后“LED/LD驱动”开关，“电压调节”旋钮由最小开始旋至IF＝40mA。 缓慢旋转转台，记下转动过程中的最大光功率Imax，记下此时转台的角度。以此角度为基准，逆时针旋转转台，读出该过程中不同位置的功率和对应的角度，特别要记下半最大功率位置的角度α1/2。同理，从基准位置顺时针旋转转台，记录功率和角度的数据，特别是半最大功率的角度α1/2‘ 更换为980 nm的LD，重复上述步骤，此时用100k的反馈电阻。

8 实验记录 计算机采集信号并经软件运算得到实际光功率，以最大光功率为中心，记录多组（I，α），特别是半最大光功率对应的α1/2，α1/2’。由计算机画出LD发光强度的空间分布曲线。

9 实验记录

10 思考题 与LED的测量数据相比，发现LD在方向性上有什么不同？解释物理机理。