Исследование характеристик и параметров полупроводникового лазера

 

3.1 Цель работы

Изучить методики измерения основных параметров и характеристик полупроводникового лазера. Экспериментальное исследование основных характеристик и параметров полупроводникового лазера.

 

3.2. Подготовка к работе

3.2.1 Изучить следующие вопросы курса по конспекту лекций к рекомендованной литературе:

 

-необходимое и достаточное условие усиления оптического излучения;

-методы возбуждения активного вещества;

-схемы возбуждения активного вещества;

-оптические резонаторы;

-свойства лазерного излучения;

-классификация лазеров;

-полупроводниковый инжекционный лазер. Принцип работы. Основные параметры и характеристики.

 

3.2.2 Ответить на следующие вопросы:

 

-что такое когерентное излучение;

-что такое индуцированное (вынужденное, стимулированное) излучение;

-что такое инверсия населенностей;

-накачка вспомогательным излучением;

-накачка с помощью газового разряда;

-накачка методом сортировки частиц;

-накачка методом инжекции носителей заряда;

-трехуровневая схема возбуждения активного вещества;

-что такое оптический резонатор? Перечислить виды оптических резонаторов;

-коэффициент потерь плоского резонатора;

-добротность оптического резонатора;

-свойства лазерного излучения;

-классификация лазеров;

-основные параметры лазеров;

-спектральные характеристики лазерного излучения;

-непрерывная генерация лазерного излучения;

-импульсная генерация лазерного излучения.

 

Рекомендуемая литература

Пихтин А.Н. Физические основы электроники и оптоэлектроники.- М.: Высш. шк., 1983.

Носов Ю.Р. Оптоэлектроника. - М.: Радио и связь, 1989.

Смирнов А.Г. Квантовая электроника и оптоэлектроника. - Мн.: Высш. шк., 1987.

Грибковский В.П. Полупроводниковые лазеры. – Мн.: Университетское, 1988.

 

3.3 Лабораторное задание

ЗАПРЕЩАЮТСЯ ЛЮБЫЕ ДЕЙСТВИЯ, ПРИВОДЯЩИЕ К ПОПАДАНИЮ В ГЛАЗА ПРЯМОГО ИЛИ ОТРАЖЕННОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

3.3.1 Исследование энергетической и вольтамперной характеристик.

Энергетическая характеристика измеряется с помощью фотодиода ФД1, который конструктивно размещен в одном корпусе с полупроводниковым AlGaInP лазером типа DL-3147-021.

 

Рисунок 1 - Схема лабораторного стенда

 

-собрать схему лабораторного стенда в соответствии с рисунком 1. При этом милиамперметр PА2 подключить к фотодиоду ФД1. Измерить значение темнового тока I_ФТ1 фотодиода ФД1;

-регулятором напряжения источника питания G5 установить 0 вольт. Для этого ручку регулятора повернуть против часовой стрелки до упора. Включить источник питания;

-с помощью регулятора плавно увеличивать напряжение от нуля до максимума. При этом измерять ток через лазерный диод I_Л с помощью милиамперметра PА1, напряжение на лазерном диоде U_Л с помощью вольтметра PV2 и ток через фотодиод ФД1 I_Ф1 с помощью милиамперметра PА2. Результаты измерений занести в таблицу 1;

-выключить источник питания;

-по измеренным значениям рассчитать потребляемую лазерным диодом мощность: P_Л =I_Л U_Л и мощность излучения: P_И =K(I_Ф1 - I_ФТ1) (мВт). Значение коэффициента К определено при калибровке фотодиода ФД1 и равно 17;

-отобразить на графиках вольт-амперную характеристику I_Л=f(U_Л) и энергетическую характеристику P_И =f(I_Л );

-по энергетической характеристике определить значение порогового тока I_ПОР;

-рассчитать коэффициент полезного действия лазера: КПД=P_И (I_Л)/P_Л (I_Л). Отобразить на графике зависимость КПД=f(I_Л);

-рассчитать значение внешнего квантового выхода К_ВНЕШ по формуле:

, (3.1)

где N_РЕК - количество электронов, рекомбинировавших за одну секунду; NФ – количество излучаемых за одну секунду фотонов. N_РЕК определяется отношением тока через лазерный диод I_Л к заряду электрона q:

, (3.2)

где N_Ф определяется отношением мощности излучения лазера Р_И к энергии одного кванта:

, (3.3)

h – постоянная Планка, 6, 63× 10^-34 Дм× с; с – скорость света, 3× 10⁸ м/с; l - длина волны излучения, в нашем случае l = 647 нм.

Отсюда

. (3.4)

 

Отобразить на графике зависимость К_ВНЕШ = f(I_Л).

 

Таблица 1 - Сводная таблица измеренных и расчетных величин.

Измеренные	Рассчитанные
IЛ	UЛ	IФ1	PЛ	PИ	КПД	КВНЕШ

 

3.3.2 Измерение диаграммы направленности излучения проводится с помощью фотодиода ФД2 типа ФД-24К, расположенного на удалении от полупроводникового лазера.

-подключить к фотодиоду ФД2 микроамперметр PА2 и измерить значение темнового тока I_ФТ2;

-включить источник питания и установить ток через лазерный диод I_Л = 45 мА;

-с помощью поворотного механизма и транспортира на лабораторном стенде изменять угол поворота от –40° до +40° с шагом 10° и для каждой точки заносить в таблицу 2 значения тока фотодиода ФД2;

-выключить источник питания;

-рассчитать отсчеты диаграммы направленности излучения в относительных единицах и заполнить таблицу 2;

(3.4.)

-отобразить на графике диаграмму направленности G_ОТН( ). Определить угол расходимости излучения.

 

Таблица 2 - Результаты измерений и расчетов.

j	-40	-30	-20	-10
IФ2
GОТН

 

3.4 Содержание отчета

-все необходимые формулы, расчеты и графики;

-на основании результатов измерений и расчетов должны быть сделаны выводы.

 

Лабораторная работа ОЭ4

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Cхема характеристики сустава
2. I. Общая характеристика непрямого остеогенеза
3. I. Общая характеристика общественных отношений
4. II. Психологическая характеристика
5. III Исследование функционального развития чувствительности
6. III. Исследование прекардиальной области.
7. III. ОБЪЕКТИВНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
8. III.3.5. ХАРАКТЕРИСТИКА ИММУНГЛОБУЛИНОВ - АНТИТЕЛ
9. IX.4. Исследование энергии мысли
10. IX.6. Исследование коллективной мысли
11. А. Обзорно-аналитическое исследование.
12. АБТЦ-2003. СТРУКТУРА, ХАРАКТЕРИСТИКИ, ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ.