МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КАФЕДРА РАДІОТЕХНІКИ Лабораторна робота №3 з дисципліни:"Теорія оптичного зв'язку" Розробка і розрахунок оптичного передавача у ВОЛЗ Перевірив: Івченко О.В. Виконали: студенти групи ТК-34 Бащенко О.В. Ковтуненко М.О. Євтушенко І.О.   Черкаси 2014 Мета роботи: опис основних технічних характеристик, структури, принципу дії, переваг ВОЛЗ, розробка схеми оптичного передавача Основні теоретичні відомості Напівпровідниковий лазерний діод - це випромінюючий напівпровідниковий прилад, як правило, з подвійним гетероперехідом, що призначеним для безпосереднього перетворення електричної енергії в енергію вимушеного світлового випромінювання. У ЛД випромінювання індуковане, поляризоване і когерентне. Напівпровідниковий лазер - одне з кращих прикладних досягнень фізики кінця ХХ століття. У цьому приладі вдалося досягти зручного і ефективного прямого перетворення електричній енергії в енергію когерентного світлового випромінювання. Основна відмінність між СВД і ЛД полягає в тому, що випромінювання в СВД спонтанне і некогерентне, а в ЛД індуковане і когерентне. Щоб світлодіод став генерувати когерентне оптичне випромінювання необхідно зробити інверсію населенностей і помістити його в резонатор, що забезпечує необхідний позитивний оптичний зворотній зв'язок. У ЛД дзеркалами резонатора служать грані напівпровідникового кристала, сколені уздовж природних кристалічних площин і перпендикулярні площини p-n- переходу. Із-за різниці показників заломлення на межі "кристал-повітря" виходить досить високий коефіцієнт відображення (приблизно 30%). Іноді наносять додатково відбиваюче покриття на задню грань кристала. Принцип дії ЛД Для створення оптичного генератора необхідно, як і для звичайного генератора радіодіапазону, ввести позитивний зворотний зв'язок і виконати амплітудні і фазові умови. Просте підвищення струму накачування ще не забезпечить генерацію оптичної хвилі. В цьому випадку для появи індукованого випромінювання необхідно в область збідненого шару ввести зовнішній сигнал - потік фотонів із заданою енергією, який індукує початок процесу формування монохроматичної хвилі. Такий пристрій за наявності інверсії населенностей виконуватиме функції оптичного підсилювача. Оскільки енергія фотона вимушеного випромінювання дорівнює енергії первинних спонтанних фотонів, то їх довжини хвиль також рівні. Таким чином, спонтанні фотони народжують подібні до себе вимушені фотони: вони мають ті ж довжини хвиль, фази і напрям поширення, що і спонтанні фотони. Іншими словами, фотон, що падає, призводить до випромінювання ще одного такого ж фотона. При багатократному повторенні цього процесу число фотонів росте лавиноподібно, і випромінювання посилюється. Спрощена фізична модель лазера приведена на рис.4.1
Рис. 4.1 – Спрощеная фізичная модель лазера Активна область (АО), тобто область, в якій реалізується інверсія населенностей, що розташована між двома дзеркалами 3, які відбивають частину потоку фотонів і повертають її в активну область. Цим забезпечується позитивний зворотний зв'язок по оптичній потужності. Дзеркала 3 є оптичним відкритим резонатором Фабри-Перо. Одне з дзеркал має бути напівпрозорим. Резонатор має характеристичні резонансні частоти, генеровані дворівневою системою. Встановлюється рівноважна щільність оптичної потужності на кожній резонансній частоті, що відповідає рівності втрат і посилення на прохід. У поняття втрат включена і та частина оптичної потужності, яка проходить крізь напівпрозоре дзеркало і утворює вихідний лазерний пучок. Самозбудження не може початися, поки посилення не перевищить втрати, які виникають внаслідок поглинання світла в середовищі, що знаходиться усередині резонатора, або розсіяння частини випромінювання через бічну поверхню. Амплітудна умова. Досить сильний струм накачування IН створює інверсну населеність рівнів. Інверсна населеність є станом, коли на верхньому рівні населеність електронів більша, ніж на нижньому. ...