Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский политехнический университет

—

Институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций

Кафедра квантовой электроники

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№2

«Исследование характеристик фотоприемника на основе лавинного фотодиода»

Санкт-Петербург

2014

Целью настоящей лабораторной работы является закрепление знаний об особенностях схемотехнического построения фотоприемников на основе лавинных фотодиодов и формирование практических навыков работы с ними.

Программа лабораторной работы

Программа лабораторной работы направлена на измерение характеристик фотоприемника на основе лавинного фотодиода (ЛФД) видимого диапазона спектра.

Работа в лаборатории включает последовательное выполнение следующих пунктов:

1. Калибровка фотоприемника ФП–1 на основе фотодиода, работающего с постоянным отрицательным смещением.

Измерить мощность излучения лазерного модуля с длиной волны 655 нм фотоприемником ФП-1 на основе фотодиода, смещенного в обратном направлении.

Схема установки показана на рис.1.

Мощность излучения лазерного модуля, используемого в работе приблизительно известна. Ориентировочно, она составляет около 1 МВт.

После установки на рабочей оптической плите устройств согласно схеме, изображенной на рис.1, следует произвести следующие действия:

1). Откалибровать фотоприемник ФП-1.

Задание выполняется путем регистрации излучения лазерного модуля 1 известной мощности. Выходное напряжение фотоприемника, равное произведению фототока на сопротивление нагрузки (6,5 кОм), регистрируется мультиметром, работающим в режиме вольтметра. Найдя из этих данных величину фототока и считая характеристику фотодиода известной (рис.2), можно определить крутизну ватт-амперной характеристики, а по фототоку – искомую мощность излучения.

Рис.1. Схема установки для измерения крутизны ватт амперной характеристики фотодиода

2). Откалибровать имеющиеся фильтры 2 (измерить их пропускание).

Для этого фильтры 2 устанавливают на пути лазерного излучения. Измерение прошедшей мощности позволяет определить искомое пропускание.

3). Снять зависимость показаний фотоприемника от величины мощности направленного на него излучения.

Для измерений использовать различные комбинации фильтров. Фильтры следует устанавливать нормально падающему на них излучению. В противном случае из-за изменения «эффективной» толщины может меняться пропускание фильтра.

Рис.2. Зависимость чувствительности отклика кремниевого фотодиода от длины волны регистрируемого излучения [ 1 ].

Для калибровки фотоприемника (ФП–1) излучение лазера направляется на его входное отверстие. Выходное напряжение U_ВЫХ, снимаемое с сопротивления нагрузки фотоприемника R_Н величиной 6,5 кОм, дает искомую информацию о фототоке I_Ф:

I_Ф = U_ВЫХ/ R_Н.

Отношение фототока к мощности излучения определяет крутизну или чувствительность ватт-амперной характеристики фотоприемника. Как уже было сказан выше, крутизна характеристики нам известна, а сама характеристика фотодиода должна быть линейной.

Меняя фильтры или объединяя их в группы, получить показания фотоприемника, соответствующие различным уровням входной мощности. Сопоставить уровень мощности, рассчитанный по пропусканию фильтров, и найденный по показаниям фотоприемника, построить полученные зависимости.

Результаты измерения позволяют, исходя из предполагаемой линейности такой характеристики, уточнить правильность значений пропускания отдельных фильтров и их групп.