Определение коэффициента усиления в активной области ппл.

Коэффициент усиления определяется по формуле:

Построение спектра рфп

Изначально необходимо определить частоту излучения ППЛ

После определения частоты, необходимо найти мощность, соответствующую спонтанному режиму излучения ППЛ:

Определим добротность интерферометра Фабри - Перо:

Определим спектральную ширину области свободной дисперсии:

Следующим действием в расчёте спектра будет определение частот соседних (левой и правой мод).

В представленных выше формулах величина m - модовое число. Его можно определить

Определим ширину эмиссионной лини, то есть ширину спектра основной моды. Это можно сделать по формуле:

Определение нестабильности оптической несущей источника излучения.

Расчёт данной величины осуществляется по формуле:

В данной формуле - абсолютный уход частоты. Данную величину можно определить по следующей:

=);

Таким образом, );

В формуле фигурируют следующие величины:

А - коэффициент, характеризующий заданный полупроводник с точки зрения ухода частоты; ΔN - изменение концентрации частиц в активном слое при изменении тока накачки; - тепловой коэффициент линейного расширения лазерной среды;- коэффициент, учитывающий изменение тока и показателя преломления при изменении температуры.

Гц

Диаграмма направленности ППЛ:

Определим угол расходимости по оси X:

Определим интенсивности излучения торцов ППЛ:

Задание 2

Приёмник излучения.

Рассчитать параметры и постороить спектральную и вольт - амперную характеристику приёмника излучения. Рассчитать и привести его схему включения. Определить быстродействие и полосу пропускания. Рассчитать шумы и найти отношение сигнал/шум в нагрузке ФД.

Исходные данные:

Приёмник излучения - ЛФД

Материал – InGaAsP

1/см

1/см

Мощность излучения в зрачке ФД:

Напряжение питания: U=48,75 В

Схема включения фотодиода:

Чтобы преступить к решению данной части курсовой работы, вначале необходимо определить длинноволновую границу восприятия фотодетектора.

Где ширина запрещенной зоны;

Итак, границей лавинного фотодиода является длина волна . Теперь необходимо выбрать окно прозрачности, на котором фотодиод будет принимать излучение от полупроводникового лазера. Ближайшим окном прозрачности является длина волны, соответствующая первому окну прозрачности:

Приведем формулу расчета материальной чувствительности фотодиода:

Итак, в данной формуле неизвестна величина внутренней квантовой эффективности. Требуется её определить. Сделаем это с помощью формулы:

;

Зададимся значением коэффициента поглощения

Тогда: ;

Важнейшим параметром лавинного фотодиода является коэффициент умножения, характеризующий ударную ионизацию в лавинной области. Данный коэффициент можно определить таким образом:

Где k = а в свою очередьи- коэффициенты ионизации - число частиц, которое возникает в 1см усилительного слоя при определенной напряженности. Определим значениеk;

k =

Схема включения фотодиода имеет такой элемент как сопротивление нагрузки . Необходимо найти величину данного сопротивления. Сопротивление нагрузки вычисляется по формуле:

Где - темновой ток фотодиода. Дело в том, чтоp-i-n фотодиод и лавинный фотодиод - устройства, характеризующиеся наличием темнового тока, возникающего, вследствие температурных изменений окружающей среды. Необходимо рассчитать значение темнового тока, протекающего в лавинном фотодиоде:

.

Далее требуется найти фототок. Исходя из формулы материальной чувствительности фотодиода:

Теперь необходимо рассчитать фототок ЛФД с учётом коэффициента умножения:

Также в формуле для сопротивления нагрузки присутствует величина - это сопротивление фотодиода темновому току. Определим данной величины по формуле:

Заметим, что величина А - постоянная, которая берётся в зависимости от материала. Примем значение А = 1. Тогда:

Теперь, зная численные значения всех необходимых величин, найдём сопротивление нагрузки фотодиода:

Вольт - амперная характеристика фотодиода содержит рабочую точку, которая выбирается преимущественно на прямолинейном участке данной характеристики. Данная рабочая точка задаётся напряжением смещения (напряжением на диоде) Напряжение смещения можно найти, применив к схеме включения фотодиода второй закон Кирхгофа:

(напряжение питания задано)