- •Оглавление
- •Исходные данные:
- •Построение ватт - амперной характеристики источника излучения.
- •Определение коэффициента усиления в активной области ппл.
- •Построение спектра рфп
- •Определение нестабильности оптической несущей источника излучения.
- •Задание 2
- •48,641 В
- •Список использованной литературы.
Оглавление
Заключение 19
Список использованной литературы. 19
Введение.
Представленная курсовая работа состоит из двух заданий: 1) расчет параметров источника излучения - полупроводникового гомолазера; 2) расчет параметров приемника излучения - лавинного фотодиода.
В первой части курсовой работы будет построена ваттамперная характеристика гомолазера при заданных значениях изменения температуры, определены параметры и построен спектр резонатора Фабри-Перо (РФП). Также будет рассчитана ширина спектра эмиссионной линии и построена спектральная характеристика гомолазера, найдена относительная нестабильность оптической несущей, построена диаграмма направленности источника излучения.
Во второй части курсовой работы будут рассчитаны параметры лавинного фотодиода, построена его спектральная и вольтамперная характеристики. Также будет рассчитана и представленная схема включения ЛФД, определено быстродействие и найдена полоса пропускания. В заключении расчетов будут определены шумы ЛФД, найдено отношение сигнал/шум в нагрузке фотодиода.
Задание 1.
Источник излучения.
Определить коэффициенты усиления и поглощения заданного источника излучения, соответствующие пороговому току накачки. Построить ватт - амперную характеристику источника излучения при заданных значениях изменения температуры . Определить параметры и построить спектр РФП. Найти ширину спектра эмиссионной линии и построить спектральную характеристику заданного источника. Найти относительную нестабильность оптической несущей при. Построить диаграмму направленности заданного источника излучения.
Исходные данные:
Источник излучения - гомолазер;
Длина волны излучения:
Пороговый ток накачки:
Размеры ИФП: 310
Коэффициент отражения зеркал ИФП: R = 0,1887;
Коэффициент поглощения
m=1187
A=-5,7м3
;
Коэффициент обострения диаграммы направленности m=8.
Расчет первой части требуется начать с нахождения коэффициента преломления вещества, исходя из формулы доя коэффициента отражения зеркал:
Выразим из данной формулы коэффициент преломления:
=
Теперь с помощью найденного коэффициента преломления определим длину волны, распространяющуюся в веществе:
=0,492 мкм
Построение ватт - амперной характеристики источника излучения.
Прежде чем перейти непосредственно к процессу построения данной характеристики необходимо отметить, что важной особенностью полупроводникового лазера является то, что его мощность излучения разделена на две области: 1) мощность, характеризующая спонтанное излучение лазера и 2) мощность, характеризующая стимулированное излучение лазера. Запишем формулу для нахождения мощности излучения лазера:
;
Как видно из формулы, увеличение тока накачки гомолазера ведёт к увеличению мощности излучения. При вычислении спонтанного излучения мощности необходимо выбрать несколько значений тока накачки до порогового тока накачкии подставить их в выражении для мощности спонтанного излучения. После преодоления порогового тока накачки , используемые значения тока накачки будут учитываться при расчете мощности излучения, состоящей из спонтанной и стимулированной мощности излучений.
В формуле для мощности излучения используются следующие величины:
- это потери при выводе света из ППЛ. Рассчитывается данная величина следующим образом
=
=
Зададимся значением данного параметра:
- пороговый ток накачки.
В данной формуле ) - пороговый ток при стандартной температуре. Данное значение порогового тока задано.
Как известно величина порогового тока накачки резко зависит от температуры, что отражает степень экспоненты в данной формуле. - изменение температуры, а- постоянная температура, присущая материалу и называемая характеристической температурой. Выберем значение. Итак, рассчитаем значения порогового тока для трёх, заданных значений
Итак, определив значения трёх пороговых токов, можно построить три ватт - амперные характеристики. Приведём таблицу значений мощности в зависимости от изменения тока накачки для порогового тока накачки =.
0 |
10 |
20 |
30 |
40,27 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 | |
0 |
0,179 |
0,358 |
0,537 |
0,720 |
6,577 |
12,43 |
18,29 |
24,15 |
30,01 |
Аналогично определяем функциональные зависимости для оставшихся двух пороговых токов и строим ВАХ ППЛ.
0 |
10 |
30 |
50 |
70 |
82,87 |
100 |
120 |
140 |
150 | |
0 |
0,179 |
0,537 |
0,895 |
1,235 |
1,483 |
11,44 |
34,6 |
69,48 |
40,74 |
0 |
20 |
50 |
80 |
100 |
114,9 |
130 |
150 |
170 |
200 | |
0 |
0,358 |
0,895 |
1,432 |
1,79 |
2,058 |
10,84 |
22,56 |
34,28 |
51,86 |
Для дальнейшего выполнения работы необходимо определить значение тока накачки. Это можно сделать, следующим образом:
В данной формуле:
- это плотность порогового тока;
S - площадь ППЛ;
Площадь источника излучения задана, значит необходимо определить плотность порогового тока. Существует формула, с помощью которой, это можно сделать:
-ширина спектра спонтанного излучения ППЛ, она является постоянной величиной и её можно найти по формуле:
В формуле присутствуют постоянная Больцмана: k=1,38и постоянная Планка, а также температураT=300 К; Подставив данные значения в формулу, получим: