3. Программа работы.

1. Ознакомление с конструкцией полупроводникового лазера «LD-3» и условиями его функционирования.

2. Собрать схему (рис. 6) и включить генератор импульсов тока. Изменяя частоту следования импульсов и их амплитуду, вывести лазерный диод на нормальный режим работы (см. табл. 1).

3. Измерить длину волны излучения с помощью монохроматора.

4. Измерить угол расходимости луча лазера.

5. Снять и объяснить зависимость выходного сигнала лазера при изменении амплитуды тока накачки.

4. Методические указания.

К пункту 1. Для исследования особенностей работы полупроводникового лазера собрать экспериментальную схему, согласно рис. 6.

Р ис. 6.

1. Полупроводниковый лазер (LD-3). .

2. Генератор импульсов тока (ГИТ-7)..'

3. Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ-62).

4. Блок питания ФЭУ (БВ2-2)

5. Осциллограф (C1-31)

Программа работы

1. Включить осциллограф.

2. Включить тумблер «Сеть» генератора импульсов накачки ГИТ-7 и через 1 мин тумблер «Пуск».

3. Установить фотодиод на расстоянии 10...15 мм от лазерного диода. Регулировкой «Амплитуда тока» на генераторе «ГИТ-7» добиться появления на экране осциллографа импульсов излучения. Изменяя расстояние между фотодиодом и лазером и выставив ток на микроамперметре «ГИТ-7» I_load=80 о.е. (относительных единиц делений), получить на экране осциллографа импульсы амплитудой в 5-6 делений. Амплитуда этих импульсов пропорциональна мощности излучения лазера, поэтому в экспериментах мощность излучения представляется в относительных единицах (делениях).

4. Снять световую характеристику лазерного диода – зависимость мощности излучения (в относительны единицах) от амплитуды тока накачки (в относительны единицах)

5. Выставить на «ГИТ-7» амплитуду тока I_load=80 о.e.. Поворачивая фотодиод относительно лазерного диода с шагом 5° снять диаграмму направленности лазерного излучения. Построить ее в полярных координатах.

6. Выставить, амплитуду тока накачки I_load=80 о.e.. Установить фотодиод на расстоянии 30 см от лазерного диода и поместить между ними линзу, примерно в 4 см от лазера. Измерить угол поворота _0,5 рейтера с фотодиодом, при котором мощность излучения (амплитуда импульса на осциллографе) падает вдвое.

7. Увеличить расстояние между фотодиодом и лазерным диодом еще на 30 см. Повторить процедуру п.6, определив угол ’_0,5. Сравнить углы _0,5 и ’_0,5.

8. Повторить пп.6 и 7, увеличив и уменьшив на 0,5 см расстояние между линзой и лазерным диодом.

9. Определить, в каком из экспериментов была достигнута наилучшая коллимация лазерного излучения. Рассчитать угол расходимости для каждого положения линзы. Сравнить с расходимостью полученной в эксперименте п. 5 (без линзы).

Контрольные вопросы по полупроводниковому лазеру

1. Материалы, используемые в полупроводниковых лазерах

2. Механизм возбуждения полупроводниковых активных сред.

3. Гомо- и гетероструктуры полупроводниковых лазеров.

4. Вырожденный и невырожденный полупроводник.

5. Условие инверсии населенности для полупроводниковой активной среды.

6. Светодиодный и лазерный режим работы полупроводникового лазера.

7. Влияние резонатора на свойства лазерного излучения.

8. Одинарная и двойная гетероструктуры.

9. Методы создания полупроводниковых лазерных структур.

10. Удержание носителей заряда и фотонов в гетеролазерах.

11. Продольные и поперечные моды лазера.

12. Механизм генерации излучения в полупроводниковом лазере.

13. Физический смысл уровня Ферми в полупроводнике.

14. Диаграмма направленности излучения полупроводникового лазера.

15. Степень поляризации излучения.

16. Ватт-амперная характеристика полупроводникового лазера.

17. Свойство лазерного излучения.

18. Сравнение свойств лазерного излучения со свойством излучения светодиода.

19. Эффективность работы полупроводникового лазера при низких и комнатных температурах.

20. Области применения полупроводниковых лазеров.

41