- •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.
Определение коэффициента усиления в активной области ппл.
Коэффициент усиления определяется по формуле:
Построение спектра рфп
Изначально необходимо определить частоту излучения ППЛ
После определения частоты, необходимо найти мощность, соответствующую спонтанному режиму излучения ППЛ:
Определим добротность интерферометра Фабри - Перо:
Определим спектральную ширину области свободной дисперсии:
Следующим действием в расчёте спектра будет определение частот соседних (левой и правой мод).
В представленных выше формулах величина m - модовое число. Его можно определить
Определим ширину эмиссионной лини, то есть ширину спектра основной моды. Это можно сделать по формуле:
Определение нестабильности оптической несущей источника излучения.
Расчёт данной величины осуществляется по формуле:
В данной формуле - абсолютный уход частоты. Данную величину можно определить по следующей:
=);
Таким образом, );
В формуле фигурируют следующие величины:
А - коэффициент, характеризующий заданный полупроводник с точки зрения ухода частоты; ΔN - изменение концентрации частиц в активном слое при изменении тока накачки; - тепловой коэффициент линейного расширения лазерной среды;- коэффициент, учитывающий изменение тока и показателя преломления при изменении температуры.
Гц
Диаграмма направленности ППЛ:
Определим угол расходимости по оси X:
Определим интенсивности излучения торцов ППЛ:
Задание 2
Приёмник излучения.
Рассчитать параметры и постороить спектральную и вольт - амперную характеристику приёмника излучения. Рассчитать и привести его схему включения. Определить быстродействие и полосу пропускания. Рассчитать шумы и найти отношение сигнал/шум в нагрузке ФД.
Исходные данные:
Приёмник излучения - ЛФД
Материал – InGaAsP
1/см
1/см
Мощность излучения в зрачке ФД:
Напряжение питания: U=48,75 В
Схема включения фотодиода:
Чтобы преступить к решению данной части курсовой работы, вначале необходимо определить длинноволновую границу восприятия фотодетектора.
Где ширина запрещенной зоны;
Итак, границей лавинного фотодиода является длина волна . Теперь необходимо выбрать окно прозрачности, на котором фотодиод будет принимать излучение от полупроводникового лазера. Ближайшим окном прозрачности является длина волны, соответствующая первому окну прозрачности:
Приведем формулу расчета материальной чувствительности фотодиода:
Итак, в данной формуле неизвестна величина внутренней квантовой эффективности. Требуется её определить. Сделаем это с помощью формулы:
;
Зададимся значением коэффициента поглощения
Тогда: ;
Важнейшим параметром лавинного фотодиода является коэффициент умножения, характеризующий ударную ионизацию в лавинной области. Данный коэффициент можно определить таким образом:
Где k = а в свою очередьи- коэффициенты ионизации - число частиц, которое возникает в 1см усилительного слоя при определенной напряженности. Определим значениеk;
k =
Схема включения фотодиода имеет такой элемент как сопротивление нагрузки . Необходимо найти величину данного сопротивления. Сопротивление нагрузки вычисляется по формуле:
Где - темновой ток фотодиода. Дело в том, чтоp-i-n фотодиод и лавинный фотодиод - устройства, характеризующиеся наличием темнового тока, возникающего, вследствие температурных изменений окружающей среды. Необходимо рассчитать значение темнового тока, протекающего в лавинном фотодиоде:
.
Далее требуется найти фототок. Исходя из формулы материальной чувствительности фотодиода:
Теперь необходимо рассчитать фототок ЛФД с учётом коэффициента умножения:
Также в формуле для сопротивления нагрузки присутствует величина - это сопротивление фотодиода темновому току. Определим данной величины по формуле:
Заметим, что величина А - постоянная, которая берётся в зависимости от материала. Примем значение А = 1. Тогда:
Теперь, зная численные значения всех необходимых величин, найдём сопротивление нагрузки фотодиода:
Вольт - амперная характеристика фотодиода содержит рабочую точку, которая выбирается преимущественно на прямолинейном участке данной характеристики. Данная рабочая точка задаётся напряжением смещения (напряжением на диоде) Напряжение смещения можно найти, применив к схеме включения фотодиода второй закон Кирхгофа:
(напряжение питания задано)