4.2. Описание установки

В лабораторной работе исследуется полупроводниковый инжекционный лазер, используемый для считывания DVD-дисков. Лазер установлен в держателе, содержащем нагреватель и обеспечивающий поворот лазера по горизонтальной и вертикальной осям для исследования диаграммы направленности. Излучение лазера направляется на входное отверстие волновода, подключенного к спектрометру быстрого сканирования (СБС), позволяющему проводить измерение спектральных характеристик ИПЛ за время 100 мс и менее. Спектр отображается на экране персонального компьютера и может быть сохранен на жесткий диск в виде текстового файла. Нагреватель управляется путем регулирования напряжения на дополнительном источнике питания.

Рис. 4.6. Блок-схема оптической установки для исследования инжекционного гетеролазера

4.3. Проведение измерений

1. Включить компьютер. Подключить к компьютеру спектрометр через USB разъем. Запустить программу SpectraSuite. Убедиться, что спектрометр обнаружился (появилось его изображение в левой панели 1, рис. 4.6), иначе вручную провести рескан приборов, для чего выбрать "Rescan Devices" в меню 2 "Spectrometer". Если спектрометр все равно не обнаружился, следует переключить USB-кабель в другой разъем и провести рескан заново.

2. Присоединить к спектрометру волновод. Включить показ спектра, нажав кнопку 3 справа вверху. Управление измерением осуществляется блоком кнопок 4. Включить непрерывные измерения (7) и убедиться в том, что спектрометр измеряет спектр.

3. Включить программируемый источник питания лазера PSM-6003. При включении источника в сеть, выходной сигнал отключен. Перед включением необходимо установить значения напряжения и тока накачки выходного сигнала U = 2,5 В, I = 20 мА. Для изменения величины тока следует нажать кнопку “I set”, после чего поворотом ручки задать нужное значение тока. Аналогично устанавливается значение напряжения кнопкой “U set”. Нажатием кнопки “output” на управляющей панели источника питания подать сигнал на лазер. После подачи выходного сигнала, источник перейдет в режим стабилизации тока (на экране загорится соответствующий индикатор ”CC”), если этого не произошло необходимо проконсультироваться с преподавателем. ВАЖНО: выключать источник только после выключения выходного сигнала кнопкой “output”.

Рис. 4.6. Рабочее окно программы SpectraSuite

4. Проверить, установлен ли лазер в положение 90º по верхней шкале и 0º по боковой шкале. Затем регулируя высоту, угол поворота и сдвиг волновода добиться максимума показаний спектрометра (обычно все настроено).

5. Настроить диапазон измерения в программе SpectraSuite. Для этого, установить ширину окна 8 ед. (12), ток лазера 90 мА и, изменить время интеграции (11) таким образом, чтобы интенсивность спектров на экране была максимальной, но при этом не было переполнения (полочки в верхней части спектра, спектр должен быть "острым"). (Значение времени интеграции должно составить примерно 10 мс)

6. Убрать фоновый шум. Для этого выключить напряжение (кнопкой “output” на PSM-6003) измерить один спектр и остановить измерения (6), записать шумовой спектр (8), удалить шум (9) и включить непрерывные измерение снова (7).

7. Сохранить спектр на диск компьютера. Для этого нажать кнопку (10) и в появившемся окне выбрать в графе “File type” выбрать пункт “Tab Delimited”. Нажав кнопку "Browse", перейти в папку D:\Students, создать папку группу (если ее еще нет) и бригады (например D:\Students\6202\6202-1\). Ввести имя файла в соответствующем поле. Рекомендуется использовать следующий формат названия: "I35 T20.txt", где I – обозначение тока накачки лазера, цифра рядом с буквой – значение тока в мА (I35 - ток I = 35 мА), Т – температура (T20 – 20ºС). Окно папки закрыть и сохранить файл, нажав "Save". Следует обязательно убедиться, что файл сохранен в правильной папке в правильном формате (txt), для чего необходимо перейти в папку с помощью стандартного Проводника Windows, найти и открыть файл. Название каждого файла следует записывать в протокол измерений.

8. Измерить влияние тока накачки на спектральные характеристики исследуемого лазера изменяя ток источника питания лазера от 15 мА до 45 мА с шагом в 5 мА и в диапазоне от 50 мА до 90 мА с шагом в 10 мА, измеряя и сохраняя спектр в каждой точке.

9. Измерить диаграммы направленности лазера. Установить ток накачки I = 35 мА. Измерять угол наклона лазера по малой шкале от 60^о до 120^о через 5^о и записывать в протокол значения интенсивности в максимуме спектра излучения лазера. Затем установить угол поворота по большой шкале (вращение вокруг оси излучения лазера) в значение 90^о и повторить измерения. Вернуть лазер в основное положение (90º по верхней шкале и 0º по боковой шкале).

10. Измерить вольт-амперные характеристики, задавая нужное значение тока в пределах от 0 до 60 мА с интервалом в 5 мА и фиксируя соответствующие значения напряжения по показаниям на информационной панели источника питания PSM-6003.

11. Установить ток накачки I = 35 мА на PSM-6003.

12. Включить источник питания нагревателя GPR-30H10D. Регулируя силу тока подаваемого на нагреватель в соответствии с градуировкой (рис. 4.7), изменять температуру в пределах от 25 до 125 ºС с шагом в 20 ºС и повторить измерения влияния тока накачки (п.8), а также вольт-амперных характеристик (п.10) для каждого значения температуры. (Для ускорения нагрева можно кратковременно подавать токи, несколько превышающие указанные на рис 4.7 устойчивые значения для соответствующих температур)

Рис. 4.7. Градуировка нагревателя