Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


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 IФТ1 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 IЛ с помощью милиамперметра PА1, напряжение на лазерном диоде UЛ с помощью вольтметра PV2 и ток через фотодиод ФД1 IФ1 с помощью милиамперметра PА2. Результаты измерений занести в таблицу 1;

-выключить источник питания;

-по измеренным значениям рассчитать потребляемую лазерным диодом мощность: PЛ =IЛ UЛ и мощность излучения: PИ =K(IФ1 - IФТ1) (мВт). Значение коэффициента К определено при калибровке фотодиода ФД1 и равно 17;

-отобразить на графиках вольт-амперную характеристику IЛ=f(UЛ) и энергетическую характеристику PИ =f(IЛ );

-по энергетической характеристике определить значение порогового тока IПОР;

-рассчитать коэффициент полезного действия лазера: КПД=PИ (IЛ)/PЛ (IЛ). Отобразить на графике зависимость КПД=f(IЛ);

-рассчитать значение внешнего квантового выхода КВНЕШ по формуле:

, (3.1)

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

, (3.2)

где NФ определяется отношением мощности излучения лазера РИ 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 КВНЕШ = f(IЛ).

 

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 IФТ2;

-включить источник питания и установить ток через лазерный диод IЛ = 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 GОТН( ). 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





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:



Последнее изменение этой страницы: 2016-05-30; Просмотров: 580; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2021 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.008 с.) Главная | Обратная связь