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: