1. Лазеры с распределенной обратной связью (рос-лазеры), лазеры с распределенным брэговским отражением (рбо-лазеры).

Лазер с распределенной обратной связью (РОС) — инжекционный полупроводниковый лазер, обратная связь в котором создается за счет отражения световых волн от периодической решетки, создаваемой в активной среде.

Лазер с распределённым брэгговским отражателем, сокращённо РБО - лазер, где в качестве зеркал резонатора используется как минимум один распределённый брэгговский отражатель (РБО), находящийся вне активной среды (активного слоя).

РБО – это брэгговское зеркало (Брэгговская дифракция — явление сильного рассеяния волн на периодической решётке рассеивателей при определенных углах падения и длинах волн.), то есть светоотражающее устройство, основанное на брэгговском отражении в переодической структуре. В большинстве случаев, эффект от действия брэгговского зеркала подобен четвертьволновому многослойному диэлектрическому зеркалу, обеспечивающему максимальный уровень отражения для заданного числа слоёв.

Как правило, DBR-лазеры - это лазерные диоды, но этот термин также иногда применим к волоконным лазерам, содержащим брэгговскую решётку. Большинство твердотельных объёмных лазеров (solid-state bulk lasers) также используют в качестве лазерных - брэгговские зеркала. Тем не менее, такие лазеры нельзя называть DBR-лазерами.

DBR-лазер отличается от DFB-лазера, где в активную среду встроена только одна структура с распределённым отражателем.

2. Акустоэлектронные приборы и устройства для обработки сигналов: генераторы ПАВ, линии задержки, фильтры, резонаторы, ответвители - устройство, принцип работы, основные характеристики, области использования.

В качестве звукопровода обычно применяется пластина, или стержень, или провод из пьезоэлектрического материала (например, ниобат лития LiNbO3, пьезокварц SiO2, германат висмута Bi12GeO20, пьезокерамика) с тщательно отполированной поверхностью, на которой расположены электромеханические преобразователи: входной и выходной. Эти преобразователи обычно выполняются в виде гребенчатых электродов из тонкой металлической пленки толщиной 0,1-0,5 мкм. Из называют встречно-штыревыми преобразователями (ВШП). К входному ВШП подключен источник электрического сигнала, и в звукопроводе возникает ПАВ. А в выходном преобразователе, к которому подключена нагрузка, возникает электрический сигнал.

Основные параметры преобразователей на ПАВ - вносимое затухание, входное и выходное сопротивление, частотная избирательность, полоса пропускаемых частот. Все эти параметры зависят главным образом от устройства ВШП.

АКУСТОЭЛЕКТРОНИКА - раздел акустики, на стыке акустики твёрдого тела, физики полупроводников и радиоэлектроники. А. занимается исследованием принципов построения УЗ-устройств для преобразования и обработки радиосигналов.

Резонаторы на ПАВ (поверхностных акустических волнах) весьма успешно зарекомендовали себя в качестве элемента стабилизации частоты задающего генератора для маломощных передающих устройств. Такие устройства, благодаря техническим возможностям резонаторов ПАВ, нашли весьма широкое применение в радиотехнических системах малого радиуса действия.

Электрический высокочастотный сигнал посредством преобразователей созда╦т на поверхности кварца механические (акустические) колебания, распространяющиеся в виде волны. Такая волна получила название - поверхностная акустическая волна (ПАВ). Скорость ПАВ в кварце в 100000 раз меньше скорости электромагнитной волны. Медленное распространение акустической волны является основой миниатюризации приборов ПАВ. Максимальная эффективность преобразования достигается на частоте синхронизма, то есть на такой частоте подводимого электрического сигнала, когда длина волны акустических колебаний совпадает с пространственным периодом электродов преобразователя. На частоте 433,92 МГц длина волны акустических колебаний составляет 7 мкм.

Две реш╦тки на частоте синхронизма работают как два зеркала, отражая акустическую волну. За сч╦т сохранения и накопления энергии механических колебаний в области между реш╦тками на резонансной частоте образуется высокодобротная колебательная система. Длина всей системы составляет несколько сотен длин волн. При этом общая длина кварцевой подложки резонатора с частотой 433,92 МГц не превышает 3 мм.

Существует три основных типа резонаторов: одновходовый, двухвходовый и связанный. Все три типа резонаторов при массовом производстве выпускаются в корпусе с тремя выводами: два изолированных, а один - соедин╦н с корпусом. В соответствии с ростом спроса мирового рынка на резонаторы в керамическом корпусе, которые монтируются на поверхность (SMD), промышленность наращивает объ╦мы их выпуска.

Ли́ния заде́ржки — устройство, предназначенное для задержки электрических и электромагнитных сигналов на заданный промежуток времени (фиксированный, переключаемый или с плавной регулировкой). Линии задержки (ЛЗ) широко применяются в радиоэлектронике — в радиолокации и радионавигации, измерительной технике, вычислительной технике и автоматике, электроакустике (ревербераторы), технике связи, в научных исследованиях.

Полосовые фильтры на ПАВ, по существу, представляют собой линии задержки с частотно-селективными свойствами. Такие фильтры могут быть сделаны на различные рабочие частоты и полосы частот. В узкополосных фильтрах относительная полоса частот может быть в пределах 0,01-1%. Сверхузкополосные и сверхширокополосные фильтры имеют высокую избирательность. Вносимое затухание не более 3 дБ. Для повышения избирательности иногда применяют каскадное включение нескольких фильтров. Размеры электродов у фильтров на частоты 1-2 ГГц. составляют единицы микрометров и менее. Подобные микрофильтры изготавливаются методами фото-, рентгеновской или электронно-лучевой литографии.

ПАВ резонаторы используют эффект поверхностных акустических волн и в отличие от кварцевых резонаторов, использующих пьезоэлектрический эффект, имеют большую частоту (диапазон частот от 100МГц до 1.1ГГц) и меньшую стабильность (от 20 до 200кГц (30-250ppm)).

Многополосковый ответвитель(МПО) используется в устройствах на ПАВ для переизлучения энергии акусти­ческой волны из одного пространственного канала в другой. Такой ответвитель представляет собой систему проводящих электродов, нанесенных на поверхность пьезоэлектрическо­го звукопровода параллельно фронту поверхностной волны

Билет№21

1. Инжекционный ДГС-лазер. Важнейшие особенности гетеропереходов которые определяют их преимущества по сравнению с гомопереходами при создании инжекционных лазеров и светодиодов. основные выходные характеристики инжекционных лазеров.

Для работы лазера требуется, чтобы стимулированная фотонная рекомбинация преобладала над поглощением фотонов. Это соотношение зависит от населенности энергетических уровней в кристалле. В состоянии термодинамиче­ского равновесия число электронов в валентной зоне во много раз больше, чем в зоне проводимости, поэтому поглощение света пре­обладает над вынужденным излучением. Для преобладания сти­мулированной фотонной рекомбинации необходимо, чтобы кон­центрация электронов в зоне проводимости была выше их кон­центрации в валентной зоне. Такое состояние называют инверсной населенностью уровней. Поглощение фотонов в кристалле с ин­версной населенностью энергетических уровней мало, так как вблизи верхней границы валентной зоны отсутствуют электроны, которым фотон передает энергию при поглощении.

Отмеченные недостатки лазеров на гомопереходах устраняются, если в инжекционных лазерах используют гетеропереходы с р-i-n-структурой (или с р-п-п+, п-р-p+-структурой). В таком лазере средняя область состоит из полупроводника с меньшей шириной запрещенной зо­ны, а примыкающие к ней области – из полупроводников с боль­шей шириной запрещенной зоны. При прямом направлении напря­жения для р-п-перехода происходит инжекция электронов и ды­рок в среднюю область, где они рекомбинируют с излучением све­та. Инверсная населенность в гетеропереходах обеспечивается при высоком уровне инжекции носителей заряда в среднюю область с узкой запрещенной зоной, поэтому нет необходимости в сильном легировании. Пороговая плотность тока в гетеролазерах снижает­ся на порядок, а квантовый выход повышается с 2 – 3 до 70 %.

2. Акустоэлектронные приборы и устройства для обработки сигналов: генераторы ПАВ, линии задержки, фильтры, резонаторы, ответвители - устройство, принцип работы, основные характеристики, области использования.

В качестве звукопровода обычно применяется пластина, или стержень, или провод из пьезоэлектрического материала (например, ниобат лития LiNbO3, пьезокварц SiO2, германат висмута Bi12GeO20, пьезокерамика) с тщательно отполированной поверхностью, на которой расположены электромеханические преобразователи: входной и выходной. Эти преобразователи обычно выполняются в виде гребенчатых электродов из тонкой металлической пленки толщиной 0,1-0,5 мкм. Из называют встречно-штыревыми преобразователями (ВШП). К входному ВШП подключен источник электрического сигнала, и в звукопроводе возникает ПАВ. А в выходном преобразователе, к которому подключена нагрузка, возникает электрический сигнал.

Основные параметры преобразователей на ПАВ - вносимое затухание, входное и выходное сопротивление, частотная избирательность, полоса пропускаемых частот. Все эти параметры зависят главным образом от устройства ВШП.

АКУСТОЭЛЕКТРОНИКА - раздел акустики, на стыке акустики твёрдого тела, физики полупроводников и радиоэлектроники. А. занимается исследованием принципов построения УЗ-устройств для преобразования и обработки радиосигналов.

Резонаторы на ПАВ (поверхностных акустических волнах) весьма успешно зарекомендовали себя в качестве элемента стабилизации частоты задающего генератора для маломощных передающих устройств. Такие устройства, благодаря техническим возможностям резонаторов ПАВ, нашли весьма широкое применение в радиотехнических системах малого радиуса действия.

Электрический высокочастотный сигнал посредством преобразователей созда╦т на поверхности кварца механические (акустические) колебания, распространяющиеся в виде волны. Такая волна получила название - поверхностная акустическая волна (ПАВ). Скорость ПАВ в кварце в 100000 раз меньше скорости электромагнитной волны. Медленное распространение акустической волны является основой миниатюризации приборов ПАВ. Максимальная эффективность преобразования достигается на частоте синхронизма, то есть на такой частоте подводимого электрического сигнала, когда длина волны акустических колебаний совпадает с пространственным периодом электродов преобразователя. На частоте 433,92 МГц длина волны акустических колебаний составляет 7 мкм.

Две реш╦тки на частоте синхронизма работают как два зеркала, отражая акустическую волну. За сч╦т сохранения и накопления энергии механических колебаний в области между реш╦тками на резонансной частоте образуется высокодобротная колебательная система. Длина всей системы составляет несколько сотен длин волн. При этом общая длина кварцевой подложки резонатора с частотой 433,92 МГц не превышает 3 мм.

Существует три основных типа резонаторов: одновходовый, двухвходовый и связанный. Все три типа резонаторов при массовом производстве выпускаются в корпусе с тремя выводами: два изолированных, а один - соедин╦н с корпусом. В соответствии с ростом спроса мирового рынка на резонаторы в керамическом корпусе, которые монтируются на поверхность (SMD), промышленность наращивает объ╦мы их выпуска.

Ли́ния заде́ржки — устройство, предназначенное для задержки электрических и электромагнитных сигналов на заданный промежуток времени (фиксированный, переключаемый или с плавной регулировкой). Линии задержки (ЛЗ) широко применяются в радиоэлектронике — в радиолокации и радионавигации, измерительной технике, вычислительной технике и автоматике, электроакустике (ревербераторы), технике связи, в научных исследованиях.

Полосовые фильтры на ПАВ, по существу, представляют собой линии задержки с частотно-селективными свойствами. Такие фильтры могут быть сделаны на различные рабочие частоты и полосы частот. В узкополосных фильтрах относительная полоса частот может быть в пределах 0,01-1%. Сверхузкополосные и сверхширокополосные фильтры имеют высокую избирательность. Вносимое затухание не более 3 дБ. Для повышения избирательности иногда применяют каскадное включение нескольких фильтров. Размеры электродов у фильтров на частоты 1-2 ГГц. составляют единицы микрометров и менее. Подобные микрофильтры изготавливаются методами фото-, рентгеновской или электронно-лучевой литографии.

ПАВ резонаторы используют эффект поверхностных акустических волн и в отличие от кварцевых резонаторов, использующих пьезоэлектрический эффект, имеют большую частоту (диапазон частот от 100МГц до 1.1ГГц) и меньшую стабильность (от 20 до 200кГц (30-250ppm)).

Многополосковый ответвитель(МПО) используется в устройствах на ПАВ для переизлучения энергии акусти­ческой волны из одного пространственного канала в другой. Такой ответвитель представляет собой систему проводящих электродов, нанесенных на поверхность пьезоэлектрическо­го звукопровода параллельно фронту поверхностной волны

Билет№22.