Fiz_Polupr_dlya_stud / Описания вып.работ / 4р.Лазер

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР

задание

В данной работе предлагается измерить спектр излучения и расходимость пучка полупроводникового инжекционного лазера типа ЛПИ-103 с импульсной накачкой.

Блок-схема измерительной установки приведена на рис. 1. Она состоит из лазера ЛПИ-103, блока питания ГИТ-11, запускающего генератора Г5-15, монохроматора ML 44 и фотоприемника (ФП), подключенного к измерительному прибору В3-38.

Лазер укреплен на поворотном столике и может вращаться вокруг вертикальной оси.

Для выполнения работы применяется монохроматор ML 44, который управляется компьютером. Прежде чем включить лазер тщательно изучите его.

Высокосветосильный малогабаритный монохроматор ML 44 предназначен для выделения монохроматического излучения спектральном диапазоне 190-1200 нм.

Основные достоинства ML44 включают малые габариты и вес, чрезвычайно высокую светосилу (относительное отверстие 1:2,9), дружественный интерфейс, совместимый с Windows 98/ME/2000/XP и обеспечивающий удобство и простоту управления прибором от компьютера, а также из управляющей программы приборного комплекса.

Включить компьютер, на рабочем столе найти ярлык ML 44 и изучить программное обеспечение монохроматора.

ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МОНОХРОМАТОРА ml44

Программное обеспечение монохроматора ML44 представляет собой набор окон управления. Среди них: главное окно, полностью обеспечивающее все потребности пользователя при ежедневной работе с ML44, и некоторые дополнительные окна, которые вызываются из меню View главного окна и используются преимущественно при наладке и калибровке прибора изготовителем.

Главное окно

Главное окно программы “ML44” содержит следующие поля и элементы управления:

View\Configuration – пункт меню, позволяющий открыть окно конфигурации прибора.

View\Step by step – пункт меню, позволяющий открыть окно пошагового управления приводом решетки.

New – поле для ввода новой длины волны;

Current – текущее значение длины волны;

Unit – единица измерения текущего и вновь устанавливаемого значения длина волны;

Set - кнопка установки новой длины волны, предварительно заданной в поле New.

<< >> - кнопки пошагового перемещения решетки вправо и влево. При нажатии и удержании одной из этих кнопок решетка пошагово перемещается вправо или влево.

Range of grating – полный диапазон работы прибора, нм.

Grating g/mm – текущая решетка (число штрихов на мм). В зависимости от длины волны, установленной в поле New, при нажатии кнопки Set будет автоматически выбрана решетка, имеющая максимальную дифракционную эффективность в данном спектральном диапазоне. Длина волны, соответствующая автоматической смене решеток, устанавливается и может быть изменена пользователем в поле Change grating WL меню Configuration\Gratings.

Blaze angle, nm – длина волны, соответствующая максимальной дифракционной эффективности (блеск) текущей решетки, нм.

Dispersion, nm/mm – значение дисперсии текущей решетки, зависящее от установленной длины волны, нм/мм.

Full spectral range, nm – полный спектральный диапазон, выделяемый монохроматором, в зависимости от установленной длины волны и ширины входной и выходной щелей.

Spectral range (level 0.5), nm - спектральный диапазон на уровне 0,5.

Slits, Entrance, mm – ширина входной щели, мм.

Slits, Exit, mm – ширина выходной щели, мм.

Замечание: после каждой смены входной/выходной щелей, произведенной вручную, следует установить соответствующую щель в поле Slits главного окна. Это обеспечит корректность результатов расчета выделяемого монохроматором спектрального диапазона, индицируемого в полях Full spectral range, nm и Spectral range (level 0.5), nm.

Окно Configuration

Окно Configuration предназначено для задания конфигурационных параметров прибора и калибровки его по длинам волн. Окно можно открыть, выбрав меню «View \ Configuration » в главном окне.

В нижней части окна расположены следующие элементы:

Выпадающий список СОМ – портов для выбора порта, к которому подсоединен прибор и кнопка «Connect» для установки связи. Если кнопка не доступна для нажатия, то по выбранному СОМ - порту установлена связь. В нашем случае порт СОМ 4.

Кнопка Apply, предназначенная для установки и сохранения новых параметров конфигурации.

Кнопка Restore, предназначенная для восстановления исходной конфигурации прибора.

Страница Slits

Страница Slits предназначена для задания ширины входной и выходной щелей и выглядит следующим образом:

РАБОТА С МОНОХРОМАТОРОМ ML44

Ежедневная работа c монохроматором проста и требует минимальных усилий от пользователя.

Одно лишь главное окно программы ML44 обеспечивает выполнение всех необходимых пользователю процедур. Все остальные окна содержат справочную информацию и предназначены преимущественно для наладки и калибровки монохроматора на предприятии-изготовителе.

Для того, чтобы перестроить ML44 на требуемый спектральный диапазон, нужно:

- выбрать единицы измерения длины волны в поле Unit главного окна;

- указать требуемую длину волны в поле New;

- нажать кнопку Set.

ML44 перестроится на выбранную длину волны, которая будет индицироваться в поле Current. При необходимости можно пользоваться пошаговым перемещением привода активной решетки вперед\назад с помощью кнопок << и >>.

Поля Range of grating, Grating, g/mm, Blaze angle, nm, Dispersion, nm/mm покажут основные характеристики активной дифракционной решетки.

Для того, чтобы оценить спектральную ширину выделяемого монохроматором интервала, нужно убедиться, что в поле Slits главного окна верно выбраны значения ширины входной и выходной щелей монохроматора (20 и20). Значения спектральной ширины интервала (полной и по уровню 0,5 от максимума), будут указаны в строках Full spectral range, nm и Spectral range (level 0.5), nm.

Порядок работы.

1. Включить генератор Г5-15.

2. Ручками «Частота следования» и «Диапазон частот следования» выставить частоту запускающего импульса в пределах 50 – 100 Гц.

3. Переключателем «Длительность импульса» установить длительность запускающего импульса 3  0,5 мкс.

4. На шкале «Измерение амплитуды» установить 20 – 30 В. Тумблер «Измерение амплитуды» должен быть включен.

5. Повернуть ручку «Амплитуда импульса» по часовой стрелке до зажигания неоновой лампочки.

6. Включить блок ГИТ-11. Характерный низкочастотный шум говорит о работе лазера.

7. Вручную установить ширину входной и выходной щелей монохроматора 0,02 мм. После этого следует установить соответствующую щель в поле Slits главного окна.

8. Переключатель пределов измерения милливольтметра В3-38 поставить в положение 30 мВ.

9. Пользуясь пошаговым перемещением привода активной решетки вперед\назад с помощью кнопок << и >> монохроматора, снять спектральную зависимость интенсивности излучения лазера Р_изл(). Для справки: спектральный максимум излучения GaAs лазеров лежит в диапазоне 0,80 – 0,90 мкм.

10. Построить зависимость Р_изл() и измерить ширину спектра излучения на высоте 0,5 Р_изл.max.

11. Установить на монохроматора деление, соответствующее Р_изл.max.. Поворачивая лазер вокруг вертикальной оси измерить зависимость Р_изл(). Отсчет угла  производится по лимбу, укрепленному в нижней части поворотного столика.

12. Построить график Р_изл().

13. По окончании работы выключить установку.

Порядок выключения установки

1. Выключить микровольтметр В3-38.

2. Выключить блок ГИТ-11.

3. Через 2-3 мин. Выключить генератор Г5-15.

4. Выключить компьютер.

5. Отключить все сетевые вилки от питающей сети.

Меры безопасности

Запрещается наблюдение излучения незащищенным глазом.

ФП

ML 44

ЛПИ-103

В3-38

ГИТ-11

Г5-15

Рисунок 1. Блок-схема измерительной установки.