Ватт-амперные и вольт-амперные характеристики источников излучения.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

Зависимость мощности излучения от тока накачки описывается ватт-амперной характеристикой лазерного диода. При малых токах накачки лазер, испытывает слабое спонтанное излучение, работая как малоэффективный светодиод. При превышении некоторого порогового значения тока накачки Ithres, излучение становится индуцированным, что приводит к резкому росту мощности излучения и его когерентности, рис. 4.3.

Рис. 4.3. Ватт-амперные характеристики:
1 – лазерного диода; 2 -светодиода

Типичная вольт-амперная характеристика полупроводникового диода Вольт-амперной характеристикой, сокращенно ВАХ материала или устройства называется зависимость тока в нем от приложенного напряжения.
Вольтамперную характеристику можно определить также, как зависимость падения напряжения на устройстве от тока, в нем протекает.
Вольт-амперная характеристика изображается обычно в виде графика, в котором напряжение откладывается вдоль оси абсцисс, а ток вдоль оси ординат.

Степень когерентности лазерного диода.

Лазер - квантовый усилитель или генератор когерентного электромагнитного излучения оптического диапазона (света).

Лазерное излучение - электромагнитное излучение оптического диапазона, обладающее такими свойствами, как когерентность, монохроматичность, поляризованность, направленность, что позволяет создать большую локальную концентрацию энергии.

Когерентность (от латинского cohaerens - находящийся в связи, связанный) - согласованное протекание во времени нескольких колебательных волновых процессов одной частоты и поляризации, свойство двух или более колебательных волновых процессов, определяющее их способность при сложении взаимно усиливать или ослаблять друг друга. Тогда при их сложении в пространстве возникает интерференционная картина. Различают пространственную и временную когерентности.

Другими словами, когерентность - это распространение фотонов в одном направлении, имеющих одну частоту колебаний, т. е. энергию. Излучение, состоящее из таких фотонов, называют когерентным.

Пространственная когерентность относится к волновым полям, измеряемым в один и тот же момент времени в двух разных точках пространства. Если за время наблюдения, равное двум периодам колебаний, фаза изменится не более чем на п, то поля называют когерентными. Расстояние, на котором сохраняется когерентность, называют длиной когерентности, т. е. на этом расстоянии наблюдаются интерференционные эффекты.

Временная когерентность описывает поведение волн в течение времени, относится к одной точке поля, но в различные моменты времени и тесно связана с понятием монохроматичности. Характеризуется таким параметром, как время когерентности.

Пространственная когерентность определяется геометрическими размерами источника излучения, временная - спектральным составом излучения, т. е. зависимостью энергии излучения от длины волны (спектра)

Фотодетекторы применяемые в ВОСП.

Функция фотодетектора в волоконно-оптических системах связи и свето водных измерительных системах состоит в преобразовании отгического сигнала в электрический сигнал, который затем усиливается к обрабатывается в электронных схемах. Фотодетекторы должны иметь высокую чувствительность в рабочих спектральных диапазонах, минимальные шумы, достаточные для данной системы, быстродействие и линейность отклика, высокую надежность. Полнее всего этим требованиям отвечают полупроводниковые p-i-n фотодиоды (ФД) и лавинные фотодиоды (ЛФД). которые широко используются в волоконно-оптических системах. Они имеют малые размеры и достаточно хорошо стыкуются с волоконными световодами и электронными схемами

Типичные конструкции p-i-n ФД изображены на рис. 5.20. Между слоями полупроводника с противоположными знаками проводимости (р и п-слой) расположена область с собственной проводимостью (i-область). Слой р и п с высокой концентрацией примесей имеют малое удельное сопротивление, i-слои — очень большое, близкое к собственному удельному сопротивлению материала На диод подается обратное напряжение, такое, что i-слой обедняется свободными носителями. Фотоны, поглощаемые в обедненной области, вызывают переходы электронов в зону проводимости, т. е приводят к рождению пары «электрон- дырка». Свободные носители, генерируемые при поглощении света, разделяются и ускоряются электрическим полем, которое в обедненном слое является сильным и практически однородным, и вызывают фототок в цепи смещения. Электронно-дырочные пары, рожденные вне обедненного слоя, движутся медленнои создают диффузионный ток Фотодиоды pi n типа конструируются так. чтобы свет поглощался в основном в обедненной области, а постоянная времени ФД определялась не диффузией носителей, а их дрейфом с высокой скоростью в р-слое.

В ЛФД происходит внутреннее усиление сигнала, поскольку они сконструированы таким образом, что в них образуется область с сильным электрическим полем (Е=3'10⁶В/см). В таком поле электроны, генерируемые светом, ускоряются до энергий, достаточных для ударной ионизации атомов кристаллической решетки. Образующиеся в результате ионизации свободные носители также ускоряются и рождают новые пары. Такой лавинный процесс приводит к тому, что поглощение фотона порождает одну электронно-дырочную пару, а десятки и сотни. Таким образом, в ЛФД происходит внутреннее умножение фототока с коэффициентом умножения.

Порог чувствительности фотодетекторов определяется как величина мощности излучения, при которой фототок равен шумовому току. Времена прихода отдельных фотонов — случайные величины, подчиняющиеся статистике Пуассона, поэтому ток в каждый момент времени также есть величина случайная.

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 2963; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!