Національний Університет «Львівська Політехніка» Кафедра ФОТ Звіт до лаболаторних робіт З курсу «Наноопника та фотоніка» Лабораторна робота №1 Тема: Дослідження основних параметрів напівпровідникового лазера. Мета роботи: Вивчення принципів роботи напівпровідникового лазера і вимірювання його основних параметрів. Об'єкт дослідження: Лазерний модуль на основі напівпровідникового лазера. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ 1 1. Включити лазер. 2. Поставити перед фотоприймачем допоміжний екран (лист білого картону) для спостереження плями лазерного випромінювання. 3. Змінюючи напругу на блоці живлення, простежити, як змінюється форма плями лазерного випромінювання і його інтенсивність при зміні струму через p-n перехід. 4. Включити вимірювальні прилади М1 і М2 і встановити необхідні режими (М1 на вимір напруги і М2 на вимір струму). 5. Відюстувати оптичну систему таким чином, щоб лазерний пучок потрапляв в центр фотоприймача. 6. Змінюючи напругу на блоці живлення зняти показання зміни струму і показання приладу М2 для 15-20 точок в максимально можливому інтервалі значень. Дані заносити в таблицю 1. 7. Вимкнути лазер. Таблиця 1. Експериментальні дані для побудови залежності інтенсивності випромінювання лазера від струму, що протікає через p-n перехід. ОБРОБЛЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ 1. Побудувати графік залежності , від ,. 2. Визначити величину порогового струму – ,. 3. Визначити коефіцієнти (, і ), що характеризують зміну інтенсивності випромінювання в світлодіодному і лазерному режимах роботи модуля, використовуючи апроксимацію кожного режиму прямою лінією де k - коефіцієнт. 4. Порівняти отримані результати. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ 2 1. Встановити поляризаційний світлофільтр на оптичної осі системи 2. Встановити максимальне значення інтенсивності випромінювання лазера 3. Виміряти U, дані занести в таблицю 2. 4. Повільно обертаючи поляризаційний світлофільтр, визначте величину максимальної інтенсивності випромінювання, що пройшло ПС (Iмах), і мінімальну інтенсивність випромінювання (Iмin). Дані занесіть в таблицю 2. 5. Змінюючи інтенсивність випромінювання, провести вимірювання по п.п.2- 4 для 8-10 значень струму через p-n перехід (Ipn) в світлодіодному і лазерному режимах роботи модуля. 6. Вимкнути лазер. Таблиця 2. Експериментальні дані для отримання залежності ступеня лінійної поляризації (P) від струму через p-n перехід. ОБРОБЛЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ 1. Розрахувати значення Р, заповнивши таблицю 2. 2. За отриманими даними побудувати графік залежності P від Ipn. 3. Проаналізувати отримані результати. Лабораторна робота №2 Тема: Явище фотолюмінесценції. Мета роботи: Дослідити явище фотолюмінесценції на прикладі родаміну червоного і метиленового синього. Об’єкт дослідження: Збудження фотолюмінесценції в розчинах родаміну червоного і метиленового синього за допомогою напівпровідникових лазерів. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ 1. Скласти оптичну схему показану на рис. 1-лазер, 2 кювета з барвником, 3 спектрометр. 2. Зробити розчини метилену синього та родаміну червоного. 3. Встановити пробірку з розчином метилену синього на оптичний стіл. 4. Закріпити торець оптичного волокна спектрометра на окремому тримачі. 5. Ввімкнути лазер та встановити необхідну напругу на блоці живлення. 6. До пробірки зі сторони падаючого пучка лазера поставити торець оптичного волокна спектрометра (щоб потужний лазерний пучок не пошкодив спектрометр). 7. Записати спектрограму. 8. Повторити п. 3-7 для родаміну червоного. ОБРОБЛЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ 1. Записати спектрограми фотолюмінесценції для розчину метилен синього. 2. Записати спектрограми фотолюмінесценції для розчину родаміну. 3. Порівняйте отримані результати. 4. Дайте відповіді на запитання: Як змінюється енергетичний вихід фотолюмінесценції в залежності від довжини хвилі? Яка основна властивість спектрів фотолюмінесценції лежить в основі люмінесцентного аналізу речовин? Лабораторна робота №3 Тема: Локалізований плазмонний резонанс металевих наночостинок. Мета роботи: Дослідити зміни температури наночастинок срібла під дією лазерного випромінювання в умовах локалізованого плазмонного резонансу. Об’єкт дослідження: колоїдний розчин срібних наночастинок. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ 1. Скласти оптичну схему показану на рис. 3. Схема досліду: 1-дистанційний вимірювач температури, 2-затвор, 3-кювета з розчином, 4-коліматор, 5-лазер. 2. Встановити на оптичну лаву дистанційний термометр 1, затвори 2, кювету з розчином наночастинок срібла 3 та коліматор 4; 3. Встановити синій лазер 5; 4. Відкрити затвор 2.1. та виміряти початкову температуру розчину в кюветі; 5. Закрити затвор 2.1; 6. Ввімкнути лазер та відкрити затвор 2.2; 7. Нагрівати лазерним пучком розчин наночастинок протягом 1 хвилини; 8. Закрити затвор 2.2; 9. Відкрити затвор 2.1 та виміряти температуру розчину; 10.Повторити п.4-9 десять разів (час 10 хв.); 11. Повторив п.3-9 для розчину мікрочастинок срібла для того щоб дати розчину наночастинок охолонути; 12. Повторити п.3-11 з використанням зелениго лазера. ОБРОБЛЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ 1. Записати значення температури срібних наночастинок в залежності від часу опромінення синім лазером у таблицю 1. 2. Побудувати залежність температури срібних наночастинок в залежності від часу опромінення синім лазером. 3. Записати значення температури срібних наночастинок в залежності від часу опромінення зеленим лазером у таблицю 2. 4. Побудувати залежність температури срібних наночастинок від часу опромінення зеленим лазером. 5. Порівняйте отримані результати.