Лабораторная работа № 2
ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ ИЗЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА
Цель работы: определение частоты и скважности излучения полупроводникового лазера.
Импульсное излучение характеризуется следующими временными параметрами: формой импульса, т.е. законом изменения во времени мощ-ности импульса Фи (t), длительностью импульса tи - временем, в течение которого мощность излучения превышает значение, соответствующее уровню 0,5 Фи,max либо другому определенному уровню, и частотой повторения импульсов Fи .
Форма и длительность импульсов излучения измеряют с помощью фотооэлектрического преобразования излучения в электрические импульсы, которые затем регистрируют, например, электронным осциллографом. Для документирования используют фотографирование с экрана электронно-лучевой трубки, для чего осциллографы оснащают специальной кассетой с фотоматериалом.
При проведениям испытаний целесообразно использовать фотоэлектрические измерители типов ФН, ФЧ, поскольку они предусматривают подключение осциллографа. Возможно создание нестандартизированных измерителей временных параметров импульсов излучения на базе фотоприемников, серийно выпускаемых промышленностью, и универсальных осциллографов.
Можно дать следующие рекомендации по выбору осциллографов: для осциллографирования импульсных сигналов длительностью более 0,5 мкс либо кратковременных длительностью не менее 50-100 нс, повторяющихся с частотой выше 1-5 Гц, пригодны универсальные осциллографы с полосой частот пропускания канала вертикального отклонения до 50-100 МГц и выше, типов Cl-54, Cl-70, Cl-74, C7-10A, С7-15;
для осциллографирования одиночных либо редко повторяющихся импульсов наносекундной длительности рекомендуются осциллографичес-кие измерители временных интервалов типов И2-7, 6ЛОР-04, Р1;
для осциллографирования импульсов наносекундного диапазона при частоте повторения свыше 50-100 Гц целесообразно применять стробо- скопические осциллографы типов С7-5, С7-8 и т.п., которые обладают полосой пропускания частот до 1-5 ГГц;
для осциллографирования формы редко повторяющихся или одно-кратных импульсов можно рекомендовать осциллографы, оснащенные электронно-лучевой трубкой с памятью: С8-12, С8-16, С142, С147, С1-5 1; следует учитывать, что полоса пропускания частот этих осциллографов ограничена: 10-20 МГц.
Осциллографирование формы оптического импульса и одновременное измерение его энергии калориметрическим измерителем позволяет косвенным путем определить абсолютное значение мощности импульса в любой момент времени (текущее значение), в том числе и максимальное. Если отклонение луча на экране осциллографа y(t) = αФи(t), где α - постоянный коэффициент, определяемый чувствительностями фото-приемника и осциллографа; Фи(t) - текущее значение мощности импульса, то площадь, занимаемая осциллограммой, Sосц = ∫ y(t)dt = αWи , где τ - время интегрирования, превышающее длительность импульса; Wи - энергия импульса. Отсюда получают:
Фи = y(t) [Wи / ∫ y(t)dt];
Фи,max = Ymax [Wи / ∫ y(t)dt],
где Ymax - максимальное отклонение луча.
Интегрировать осциллограммы целесообразно графоаналитическим путем.