3. Параметры полупроводниковых лазеров и светодиодов.
Общая мощность излучения, которая определяется суммированием оптической выходной мощности в каждой точке спектральной характеристики диода.
Центральная длина волны 0, определяется из спектрального распределения излучаемой мощности, и зависит от ширины запрещенной зоны Еg:
0 =hc/Eg =1.24/Eg , если Еg выражена в эВ.
Пиковая длина волны, определяемая по значению пиковой мощности излучения.
Спектральная ширина, так как СЛД и лазеры не являются идеально монохромными, они излучают в некотором конечном диапазоне длин волн. Этот диапазон известен как спектральная ширина источника. Он определяется 50% уровнем мощности относительно максимума, соответствующего центральной длине волны. Спектральная ширина лазеров составляет от 1 до 5 нм, в то время как СИД- от десятков до сотен нанометров.
Скорость включения и выключения. Эта величина должна быть достаточно высокой, чтобы соответствовать требованиям ширины рабочей полосы пропускания оптической системы. Скорость источника определяется временем нарастания и спада сигнала. Лазеры имеют скорость нарастания менее 1 нс, в то время как скорость нарастания СЛД – несколько наносекунд. Зависимость ширины рабочей полосы от времени нарастания определяется приближенной оценкой
где время нарастания, выраженное в наносекундах, приводит к значениям ширины пропускания в гигагерцах.
Пороговый ток, при котором начинается генерация.
Вольт-амперная и ватт-амперная характеристики.
Порядок выполнения работы
Установить оптическое волокно на вход фотоприемного устройства. Включить источник питания фотодиода;
Включить СЛД в следующей последовательности: (а) подать напряжение на блок питания (начальное напряжение – 0.2 В, ограничение по току – 130 мА), (б) переключить тумблер в положение «ВКЛ», подав тем самым напряжение на СЛД.
Повышая напряжение с шагом 1 В, определить пороговый ток при котором начинается генерация.
Продолжая повышать напряжение с шагом 0.2 В, определить вольт-амперную и ватт-амперную характеристики СЛД.
Построить графики для этих характеристик и оценить значение мощности излучения в насыщенном состоянии.
Контрольные вопросы
Электролюминесценция в прямозонных и непрямозонных полупроводниках.
Статистика Ферми-Дирака для распределения электронов и дырок.
Контактная разность потенциалов, р-п переход.
Пороговая плотность тока.
Основные параметры полупроводниковых лазеров и светодиодов.
Литература
Л.Н. Курбатов, Оптоэлектроника видимого и инфракрасного диапазонов спектра, Москва: МФТИ, 1999.
Практикум по спектроскопии. Под ред. Левшина Л.В., МГУ 1986.
Волоконно-оптическая техника, под ред. Дмитриева С.А. и Слепова Н.Н., Москва: Издательство “Connect”, 2000.- 376 c.
Антипов Б.Л. и др., Материалы электронной техники, М.: Высш.шк., 1990.