Источники излучения в интегрально-оптических схемах

Источники излучения в интегрально-оптических схемах

Излучение СД возникает в результате спонтанной излучательной рекомбинации носителей заряда и поэтому является некогерентным ,а следовательно относительно широкополосным и слабонаправленным. Особо следует выделить суперлюминесцентные СД.В этих диодах помимо спонтанной рекомбинации с излучением используется процесс индуцированной рекомбинации с излучением; выходное излучение является усиленным в активной среде.Суперлюминесцентные СД представляют собой торцевые СД,работающие при таких высоких плотностях тока инжекции,что в материале активного слоя начинает наблюдаться инверсная населенность энергетических уровней. . Принципиальным отличием лазерного диода от СД является наличие в первом встроенного оптического резонатора,что позволяет при условии превышения током инжекции некоторого порогового значения получить режим индуцированного излучения,которое характеризуется высокой степенью когерентности.Наиболее часто в качестве оптического резонатора используют:плоский резонатор Фабри-Перо и его модификации,включая составные и внешние резонаторы,резонаторы с распределенной обратной связью ( РОС-резонатор ) и с распределенным брэгговским отражателем ( РБО-резонатор ).Плоский резонатор образуется обычно параллельно сколотым торцам полупроводника ,а РОСи РБО-резонаторы --путем периодической пространственной модуляции параметров структуры,влияющих на условия распространения излучения.При совмещении периодической структуры с активной областью получают РОС-диод,а при размещении периодической структуры за пределами активной области -- РБО-лазерный диод.

Преимуществами РОСи РБО-лазерных диодов по сравнению с обычным лазерным диодом с резонатором Фабри-Перо являются:Уменьшение зависимости длины волны излучения от тока инжекции и температуры,высокая стабильность одномодовости и одночастотности излучения,практически 100-процентная глубина модуляции.Так,если в лазерном диоде с резонатором Фабри-Перо температурный коэффициент порядка 0,5...1 нм/ ° С.Кроме того РОСи на отказ.Кроме того,для РБО-структуры позволяют реализовать интегрально-оптические схемы.Основным их недостатком является сложная технология изготовления.

Полупроводниковые излучатели в общем случае определяются комплексом параметров и характеристик ,включая габаритные и присоединительные размеры.Однако с точки зрения их применения в качестве компонентов ВОСП важное значение имеет ограниченный набор параметров и характеристик,которые чаще всего и приводятся в паспортных данных конкретных приборов.

Наиболее важными для применения в ВОСП параметрами являются:средняя мощность излучения,ширина излучаемого спектра,время нарастания и спада импульса излучения при импульсном возбуждении тока накачки,падение напряжения на диоде и наработка лазерных диодов и торцевых светодиодов ,обладающих узкой диаграммой направленности,существенное значение имеют углы расходимости по уровню половинной мощности.Эти углы обычно определяют по направлению излучения в параллельной и перпендикулярной переходу плоскостях и обозначают соответственно и .Оба угла характеризуют поле излучения в дальней зоне и обычно =10...30 ° и =30...60 ° . Средняя мощность излучения при работе при работе излучателя в непрерывном режиме определяет полную мощность,излучаемую поверхностью активной области прибора в направлении вывода излучения. Длину волны излучения значение,соответствующее максимуму спектральн ого распределения мощности,а ширину излучаемого спектра - как интервал длин волн, в котором спектральная плотность мощности составляет половину максимальной.

Огибающая спектрального распределения излучения светодиода имеет примерно форму гауссовской кривой с спектра значительно уже ( порядка 1.....4 нм ) и еще меньше для РОС - и РБО - лазерных диодов, у которых в зависимости от конструкции она может составлять 0,1.... 0,3 нм.

Минимальная ширина спектра достигается в лазерных диодах с внешними резонаторами, у которых она в зависимости от типа резонатора лежит в пределах 1...1500 кГц . Для высокоскоростных ВОСП важное значение имеют динамические свойства лазерных диодов, которые проявляются в зависимости спектральной характеристики от скорости передачи при непосредственной модуляции мощности излучения путем изменения тока накачки. У одномодового лазерного диода с резонатором Фарби - Перо увеличение скорости передачи сопровождается изменением модового состава, что характеризуется динамическим расширением спектра до 10 нм при модуляции с частотой порядка 1....2 Ггц .Для РОСи РБО-лазерных диодов при модуляции в диапазоне 0,25...2 Ггц имеет место лишь незначительный сдвиг сохранениии высокой степени подавления побочных мод.Поэтому эти лазерные диоды часто называют динамически одномодовыми . Быстродействие источников излучения оценивается временем нарастания и временем спада мощности излучения при модуляции импульсами тока накачки прямоугольной формы достаточной длительности ( мощности.Часто быстродействие определяется максимальной частотой модуляции.Для светодиодов эта частота может достигать 200 Мгц , а у лазерных диодов - значительно больше (несколько Ггц ).Ограничение частоты модуляции светодиодов связано со времененм жизни неосновных носителей, а лазерных диодов - с корреляцией между концентрацией инжектируемых носителей и потоком фотонов ,возникающих вследствие их рекомбинации . К параметрам ,определяющим статический режим работы полупроводникового излучательного диода , относят падение напряжения на диоде и ток накачки при прямом смещении.Кроме этих параметров статический режим работы характеризуется ватт-амперной характеристикой . На ватт-амперной характеристике лазерного диода можно выделить точку излома,которая определяется пороговым током накачки I пор .П ри токах накачки выше порогового лазерный диод работает в режиме индуцированного излучения и мощность его очень быстро растет с увеличением тока накачки.Если ток накачки меньше порогового ,то прибор работает в режиме спонтанного излучения и излучаемая мощность мала.Одновременно резко уменьшается быстродействие и существенно расширяется ширина излучаемого спектра.Поэтому лазерные диоды в динамическом режиме работы требуют начального смещения постоянным током,примерно равным пороговому току.Наклон ветви ватт-амперной характеристики лазерного диода,расположенной правее I пор ,характеризует дифференциальную квантовую эффективность д = dP / dI н, которая зависит от конструкции прибора и его температуры.Типичные значения дифференциальной квантовой эффективности лазерных диодов составляют 0,1...0,2 мВт / мА,а пороговый ток лежит в пределах 10...100 мА . Для лазерных диодов характерна температурная зависимость порогового тока и дифференциальной квантовой эффективности.С ростом температуры пороговый ток увеличивается, а дифференциальная квантовая эффективность уменьшается.Изменение температуры приводит также к изменению длины волны излучения.Наибольшей температурной нестабильностью обладают лазерные диоды с резонатором Фабри-Перо.Лазерные диоды с РОСи РБО-резонаторами более термостабильны.Для уменьшения температурных влияний применяют специальные меры , например используют теплоотводы с элементом Пелтье.

 

Категории

Технология

История экономических учений

Менеджмент (Теория управления и организации)

Философия

Химия

Административное право

Международные экономические и валютно-кредитные отношения

Математика

Бухгалтерский учет

Микроэкономика, экономика предприятия, предпринимательство

Радиоэлектроника

Физика

Теория систем управления

Маркетинг, товароведение, реклама

Банковское дело и кредитование

Право

Политология, Политистория

Охрана природы, Экология, Природопользование

Педагогика

Психология, Общение, Человек

Медицина

Ветеринария

Теория государства и права

Физкультура и Спорт

Сельское хозяйство

Уголовное право

Техника

Программирование, Базы данных

Программное обеспечение

Биология

Уголовное и уголовно-исполнительное право

Архитектура

История

Здоровье

Религия

Социология

Материаловедение

Криминалистика и криминология

Государственное регулирование, Таможня, Налоги

Экономическая теория, политэкономия, макроэкономика

Металлургия

Биржевое дело

Компьютерные сети

Уголовный процесс

Римское право

География, Экономическая география

Разное

Ценные бумаги

История государства и права зарубежных стран

Литература, Лингвистика

Историческая личность

Военная кафедра

История отечественного государства и права

Транспорт

Авиация

Астрономия

Космонавтика

Гражданская оборона

Подобные работы

Плазма

echo "Энергия каждого фотона рубинового лазера равна 1, 78 эВ . Далее свободный электрон, поглощая фотоны, достигает энергии 10 эВ , достаточной для ионизации и рождения нового электрона в процессе ст

Ток в различных средах

echo "Существует такая проводимость и в верхних слоях атмосферы, где плотность вещества невелика, благодаря чему электроны могут свободно перемещаться, не соединяясь с положительно заряженными ионами.

Физические основы действия современных компьютеров

echo "Однако, очень мало кто действительно представляет себе, как работает этот «черный ящик». В данной работе мы попытаемся описать не только структурное устройство компьютера, но и продемонстрироват

Термодинамические функции

echo "Изменения функций, происходящие в ходе каких-либо процессов, определяют либо совершаемую системой работу, либо получаемую системой теплоту. Термодинамические функции являются функциями состояни

Источники излучения в интегрально-оптических схемах

echo "Излучение СД возникает в результате спонтанной излучательной рекомбинации носителей заряда и поэтому является некогерентным ,а следовательно относительно широкополосным и слабонаправленным. Особ

Кварки

echo "Впервые об элементарных частицах как о составных частях любого атома стали говорить в конце XIX – начале XX столетия. Именно в это время было показано, что атомы могут преобразовываться друг в

Ответы на билеты за 10 класс для школ с физико математическим уклоном

echo "Толщину этого слоя нетрудно определить и тем самым оценить размеры молекулы оливкового масла. Массу можно узнать по формуле: m = m 0 N . Кол-во ве-ва 2.Атомы (молекулы) вещества находятся в непр

Сила Земного притяжения

echo "Сначала люди проделывали опыты с двумя предметами. Например брали два камня, и давали возможность им свободно падать, выпустив их из рук одновременно. Затем снова бросали два камня, но уже в ст