Лаба_Ламкин_4
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра фотоники
отчет
по лабораторной работе № 4
по дисциплине «Квантовая и оптическая электроника»
тема: «ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ ГЕТЕРОЛАЗЕР»
Студенты гр. 5209 |
|
Хабибулин А.Р. |
|
|
Соловьев В.А. |
|
|
Мирзоалиев З.Э. |
Преподаватель |
|
Ламкин И.А. |
Санкт-Петербург
2018
Цель работы
Целью работы является ознакомление с полупроводниковым инжекционным гетеролазером, а также исследование его основных характеристик.
Схема измерительной установки
-
Блок-схема оптической установки для исследования инжекционного гетеролазера
В лабораторной работе исследуется полупроводниковый инжекционный лазер, используемый для считывания DVD-дисков. Лазер установлен в держателе, содержащем нагреватель и обеспечивающий поворот лазера по горизонтальной и вертикальной осям для исследования диаграммы направленности. Излучение лазера направляется на входное отверстие волновода, подключенного к спектрометру быстрого сканирования (СБС), позволяющему проводить измерение спектральных характеристик ИПЛ за время 100 мс и менее. Спектр отображается на экране персонального компьютера и может быть сохранен на жесткий диск в виде текстового файла. Нагреватель управляется путем регулирования напряжения на дополнительном источнике питания.
Обработка результатов.
Вольт-амперная характеристика лазера.
Результаты исследования ВАХ полупроводникового лазера приведены в таблице №1.
U, V |
0 |
1,83 |
1,99 |
2,08 |
2,16 |
2,24 |
2,3 |
2,36 |
2,42 |
2,49 |
I, mA |
0 |
0 |
3 |
6 |
9 |
12 |
15 |
18 |
21 |
24 |
-
Вольт-амперная характеристика лазера
Зависимость мощности излучения от тока накачки
Результаты расчета ватт-амперной характеристики приведены ниже:
I, mA |
0 |
0 |
3 |
6 |
9 |
12 |
15 |
18 |
21 |
24 |
P, mW |
0 |
0 |
5,97 |
12,48 |
19,44 |
26,88 |
34,5 |
42,48 |
50,82 |
59,76 |
-
Ватт-амперная характеристика лазера
Зависимость длины волны в максимуме от тока накачки.
Результаты исследования спектральных максимумов лазера приведены ниже:
Таблица 3
I, mA |
0 |
3 |
6 |
9 |
12 |
15 |
18 |
21 |
24 |
λmax, nm |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
654,85 |
655,11 |
655,37 |
-
Зависимость длины волны максимума от тока накачки
Диаграммы направленности.
Данная диаграмма отображает два случая: для угла поворота держателя оси излучения лазера γ = 0° и γ = 90°.
-
Диаграмма направленности
Спектры излучения лазера при разных температурах.
Результаты построения спектральных характеристик лазера при разных температурах приведены ниже:
-
Спектральные характеристики лазера при разных температурах
Зависимость длины волны в максимуме от температуры.
Результат построения зависимости длины волны в максимуме от температуры приведен ниже
-
Зависимость длины волны в максимуме от температуры
Вывод
В ходе данной лабораторной работы были исследованы основные характеристики полупроводникового инжекционного гетеролазера.
ВАХ имеет, как и большинство полупроводниковых приборов, экспоненциальную прямую ветвь.
Ватт-амперная характеристика говорит о том, что мощность лазера линейно зависит от тока, протекающего через него.
Рассматривая зависимость длины волны в максимуме от тока накачки, можно заключить что, при увеличении тока накачки максимум мощности излучения наблюдается с большей длинной волны, а соответственно с меньшей энергией излученного фотона.
Согласно диаграмме направленности, при повороте держателя относительно оси излучения лазера на 90 градусов ширина лазерного пятна на приемнике сузиться почти в два раза, однако и интенсивность попадающая на этот приёмник уменьшиться.
При увеличении температуры длина волны в максимуме смещается в сторону больших длин волн или же меньших энергий излучения, что можно связать с уменьшением ширины запрещенной зоны полупроводника. Электронам для перехода между уровнями требуется все меньше энергии и, соответственно, меньше энергия фотона который появиться в результате этого излучательного перехода.