Лабораторная работа 1

Тема: Исследование конструкции и работы передающего оптоэлектронного модуля.

Цель: Провести исследование показателей статических и динамических характеристик оптических излучателей, познакомится с конструкцией и принципами работы передающего оптоэлектронного устройства.

Оборудование и приборы: оптическая скамья с закрепленным на ней макетом передающего оптоэлектронного устройства ПОУ; макет фотоприемного устройства ФПУ; оптический тестер ОМКЗ-76 с измерительным фотоприемником ФП-0.85; фотодиод ФД 24; генератор сигналов низкочастотный ГЗ-112 или аналогичный; осциллограф С1-73 или аналогичный: тестер электрический Т; электрическая, принципиальная схема макета передающего оптоэлектронного устройства, сетевой адаптер +12В, детали экспериментальной установки: светодиоды красного и зеленого цвета свечения, лазерный диод на длину волны 650 нм, лампочка накаливания, переменный резистор, вольтметр, черная ткань.

Краткие теоретические сведения

Передающее оптоэлектронное устройство (ПОУ) в радиотехнической системе выполняет функцию преобразования электрического сигнала в оптический сигнал и его передачи. Технические и эксплуатационные характеристики ПОУ, формируют источники оптического излучения (оптические излучатели). Они определяют основные свойства ПОУ: эффективность преобразования электрической энергии в оптическое излучение; длину волны и ширину спектра излучения; направленность излучения; быстродействие (полосу рабочих частот модуляции); долговечность и устойчивость к внешним воздействиям. Перечисленными свойствами обладают полупроводниковые устройства, такие как светоизлучающие диоды, суперлюминесцентные диоды, полупроводниковые лазеры. Важнейшие эксплутационные характеристики источников оптического излучения, используемых в ПОУ:

1. спектральная характеристика излучателя – зависимость спектральной плотности мощности излучения от длины волны. Спектральная характеристика может быть представлена подробно в виде графической зависимости или упрощенно, через центральную (среднюю) длину волны и ширину спектра (по уровню 0,5 от максимума спектральной плотности мощности) . Ширина и форма спектральной характеристики у СИД и ЛД различны.

2. ватт-амперная характеристика – зависимость выходной оптической мощности от тока накачки;

диаграмма направленности излучения – распределение оптической мощности излучателя в пространстве. Может характеризоваться телесным углом, в котором сосредоточена половина мощности, а также зависимостью силы излучения от угла между данным направлением и нормалью к поверхности излучателя. На рисунке 1 показана электрическая, принципиальная схема макета передающего оптоэлектронного устройства.

Рис. 1 Электрическая принципиальная схема макета передающего оптоэлектронного устройства

Питание устройства осуществляется от сетевого адаптера +12В. Подача питания на схему осуществляется подключением разъема адаптера к сетевому гнезду макета. В качестве оптических излучателей для проведения лабораторной работы применяются светодиоды красного и зеленого цвета свечения, лазерный диод на длину волны 650 нм, а также миниатюрная лампочка накаливания. Перечисленные источники излучения подключаются к макету через электрический разъем, закрепленный на передней стенке макета. Переменный резистор R позволяет изменять величину постоянного тока накачки излучателя. Значение тока накачки, протекающего через излучатель, контролируется по величине падения напряжения на резисторе R (номиналом 100 Ом). Данное напряжение выведено на клеммы X1 и X2. Напряжение на излучателе контролируется подключением вольтметра к клеммам X3 и X4. Подача на разъем X5 «Uмод» переменного напряжения от внешнего генератора обеспечивает модуляцию тока накачки.