Лабы по Основам фотоники / ЛР3 Полупроводниковый инжекционный гетеролазер ПИГ

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра Фотоники

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №3

по дисциплине «Основы фотоники»

Тема: ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ ГЕТЕРОЛАЗЕР

Студенты гр.
Преподаватель		Дегтерев А.Э.

Санкт-Петербург

202X

Цель работы

Целью работы является исследование характеристик и определение основных параметров полупроводникового инжекционного гетеролазера.

Описание лабораторной установки

Лазер без коллимационной системы установлен в специальном держателе, который позволяет вращать лазер в двух плоскостях и исследовать диаграмму направленности. Излучение, вышедшее из лазера, попадает в оптическое волокно, оно в свою очередь, соединено с оптоволокном, подключенным к спектрометру быстрого сканирования. Спектрометр позволяет проводить измерения спектральных характеристик лазера за время меньшее, чем 100 мс. Спектр излучения лазера отображается на экране монитора и может быть записан в память компьютера в виде текстового файла.

Рисунок 1 – Блок-схема оптической установки для исследования полупроводникового гетеролазера

Обработка результатов

1) ВАХ лазера.

Рисунок 2 – ВАХ лазера при комнатной температуре

2) Спектральные характеристики при различных значениях прямых токов.

Рисунок 3 – Спектры лазера при различном прямом токе накачки

3) Зависимость длины волны, соответствующей максимуму излучения от тока, протекающего через лазер.

Таблица 1 – Зависимость максимума длины волны от тока накачки

I, мА	0,7	4	7	10	13	16	19	22	23,3
λ, нм	-	-	-	-	-	655,49	655,49	655,49	655,74

До 16 мА определить максимум затруднительно, так как выраженного пика спектр уже не имеет, а в определенных точках максимум попадает в одну точку.

4) Ватт-амперные характеристики.

Таблица 2 – Зависимость максимума длины волны от тока накачки

I, мА	23,3	22	19	16	13	10	7	4	0,7
P, Вт	15,49	10,83	6,48	1,38	0,25	0,21	0,21	0,21	0,20

Расчет площади под графиком проводился по формуле:

Пример расчета, где и это интенсивность соседних точек, а и – это длины волны соседних точек.

Получаемые значения впоследствии суммируются, таким образом получаем площадь под графиком.

Рисунок 4 – Ватт-амперная характеристика лазера

По графику видно, что пороговый ток составляет около 15 мА.

5) Зависимость интенсивности излучения лазера от угла наклона лазера.

Рисунок 5 – Диаграмма направленности излучения лазера от угла наклона лазера по вертикали при повороте лазера на 0 градусов

При углах наклона ниже 75 и выше 100 градусов интенсивность излучения сравнима с шумом.

Рисунок 6 – Диаграмма направленности излучения лазера от угла наклона лазера по вертикали при повороте лазера на 90 градусов

По графику видно, что при углах наклона ниже 85 и выше 100 градусов интенсивность излучения сравнима с шумом.

Выводы

В лабораторной работе был исследован полупроводниковый инжекционный гетеролазер. Была получена прямая ветвь ВАХ лазера, она имеет вид экспоненциальной зависимости от напряжения, что соответствует виду ВАХ диода.

Приведена ватт-амперная характеристика лазера. По нему с помощью аппроксимации линейного участка прямой удалось определить пороговый ток. Для имеющейся ВтАХ он составил порядка 15 мА.

Были получены спектральные зависимости лазера при разных углах наклона и поворота лазера по вертикали и вокруг своей оси. По ним построены диаграммы направленности. Поворот вокруг оси совершался на 90 градусов. По рисункам 5 и 6 видна дифракционная расходимость. В соответствии теорией, угол расходимости в поперечной области меньше, чем в перпендикулярной плоскости, на графиках мы это и наблюдаем.