Порядок выполнения работы
1. Для выполнения лабораторной работы необходимо собрать экспериментальную установку в соответствии со структурной схемой, показанной на рисунке 2.
Тестер
электрический
ПОУ
Измерительный
фотоприемник
Оптический
тестер
Рисунок 2 - Структурная схема экспериментальной установки
Фотоприемник оптического тестера закрепить на штативе оптической скамьи в непосредственной близости от излучателя так, чтобы максимальная часть оптической мощности попадала на вход фотоприемника. Для защиты фотоприемника от внешней засветки необходимо использовать черную ткань. После сборки экспериментальной установки включить оптический тестер и дать ему прогреться перед началом измерений не менее 15 минут. При помощи преподавателя переключить его на режим измерения оптической мощности.
2. Провести исследование вольт-амперной и ватт-амперной характеристик оптических излучателей, для этого: внутри макета фотоприемного устройства установить джампер JP1 в положение 2, джампер JP2 в положение 3. Временно отключить выход генератора от кабеля, идущего ко входу «Uмод» макета передающего оптоэлектронного устройства. Затем включить генератор сигналов и осциллограф и дать им прогреться перед началом измерений не менее 15 минут.
Внимание! Включение приборов разрешается только после проверки преподавателем правильности сборки экспериментальной установки.
Затем подключиться к электрическому разъему, закрепленному на передней стенке макета передающего оптоэлектронного устройства (светодиод красного цвета свечения); Повернуть ручку переменного резистора R против часовой стрелки до упора (в положение минимального тока накачки); Подать напряжение питания на макет, подключив к разъему «Uпит» выход сетевого адаптера. Накрыть место стыковки излучателя и фотоприемника оптического тестера черной тканью; Установить на ноль показания мощности оптического тестера; После чего последовательно изменяя величину тока накачки резистором R снять показатели зависимости напряжения: от величины тока накачки, на излучателе и оптической мощности, на выходе макета передающего оптоэлектронного устройства.
Повторить данные измерения для светодиода зеленого цвета свечения, для лазерного диода и для лампы накаливания.
Для лазерного диода определить величину порогового тока накачки, а также вычислить дифференциальную эффективность (крутизну ватт-амперной характеристики для тока накачки выше порогового значения). При вычислении использовать абсолютное значение оптической мощности. Для этого необходимо полученные оптическим тестером значения мощности умножить на поправочный коэффициент. Данный коэффициент учитывает спектральную чувствительность фотодиода ФД 24, который использован в фотоприемнике тестера и откалиброван для длины волны 850 нм. Для длины волны лазерного диода 650 нм величина поправочного коэффициента составляет примерно 1.5 .
3. Провести исследование показателей модуляционных характеристик оптических излучателей, для чего:
собрать экспериментальную установку в соответствии со структурной схемой, показанной на рисунок 3;
Т
ГЗ-118
ПОУ
ФПУ
С1-64
Рисунок 3 - Структурная схема экспериментальной установки
подключить к макету передающего оптоэлектронного устройства лазерный диод. Повернуть ручку переменного резистора R против часовой стрелки до упора (в положение минимального тока накачки). Подать напряжение питания на макет, подключив к разъему «Uпит» выход сетевого адаптера. Установить переменным резистором R ток накачки равным максимальному значению.
Затем отъюстировать блок излучателя и блок фотоприемного устройства таким образом, чтобы излучение максимально попадало на вход фотоприемного устройства. Макет фотоприемного устройства установить на таком расстоянии от излучателя, при котором выходное напряжение фотоприемного устройства будет находиться в диапазоне 0.1…1В. Установить частоту генератора равной 100 Гц. Установить размах выходного напряжения генератора равным 0.4 В. (от пика до пика). Для измерения временно подключить к выходу генератора вход осциллографа. Подать сигнал с генератора на вход «Uмод» макета передающего оптоэлектронного устройства. На выходе макета фотоприемного устройств «Uвых» должна наблюдаться переменная составляющая с частотой модуляции.
4. Исследовать влияние постоянной составляющей тока накачки на форму переменной составляющей оптического сигнала, для этого: установить частоту генератора равной 100 Гц и, изменяя величину тока накачки резистором R от 0 до максимума, наблюдать изменение формы сигнала на выходе фотоприемного устройства. Сделать несколько зарисовок для различных значений постоянной составляющей тока накачки.
5. Провести исследование показателей частотной характеристики излучателя, для этого:
снять зависимость амплитуды переменной составляющей с выхода макета фотоприемного устройства от частоты модуляции. Измерения провести в диапазоне частот от 100 Гц до 2 МГц. Перед началом измерения установить величину постоянной составляющей тока накачки таким образом, чтобы переменная составляющая сигнала с выхода макета фотоприемного устройства имела минимальные искажения (форма сигнала должна быть наиболее близка к синусоидальной). Повторить данные измерения для лампы накаливания. Результаты исследований оформить в отчет.