Ѕаза знаний студента. –еферат, курсова€, контрольна€, диплом на заказ

курсовые,контрольные,дипломы,рефераты

»сточники излучени€ в интегрально-оптических схемах — ‘изика

ѕосмотреть видео по теме –еферата

– Ч5Ч92

Ўашло ћ.¬.

»сточники излучени€ в интегрально-оптических схемах.’арактеристики

—ветодиоды,их свойства и технологи€ изготовлени€.

††  онструкции полупроводниковых лазерных диодов и светодиодов (—ƒ) , примен€емых в ¬ќ—ѕ,

весьма разнообразны. онструкции —ƒ выбирают с таким расчетом,чтобы уменьшить собственное

самопоглощение излучени€,обеспечить режим работы при высокой плотности тока инжекции и увеличить эффективность ввода излучени€ в волокно.ƒл€ повышени€ эффективности ввода используют микролинзы как формируемые непосредственно на поверхности прибора,так и внешние.

¬ насто€щее врем€ получили распространение две основные модификации —ƒ:поверхностные и торцевые.¬ поверхностных —ƒ излучение выводитс€ в направлении,перпендикул€рном плоскости активного сло€,а в торцевых из активного сло€- в параллельной ему плоскости.—хематическое† изображение конструкции —ƒ обоих типов приведено на рисунке.ƒл€ улучшени€ отвода тепла от активного сло€ при высокой плотности токанакачки примен€ют теплоотводы.

† ¬ывод излучени€ в —ƒ поверхностного типа на арсениде галли€ осуществл€ют через круглое от-

верстие,вытравленное в обложке.¬ это отверстие вставл€ют оптическое волокно и закрепл€ют его с помощью эпоксидной смолы.“акую конструкцию светодиода называют диодом Ѕарраса.»звестны также конструкции поверхностных —ƒ с выводом излучени€ непосредственно через подложку.“акие конструкции примен€ютс€ в —ƒ на четырехкомпонентном соединении GaInAsP.¬ этом случае подложка из InP €вл€етс€ прозрачным окном.

†† ¬ торцевых —ƒ с двойной гетероструктурой вывод излучени€ активного сло€ осуществл€ют с торца,как и в лазерных диодах.Ѕлагодар€ полному внутреннему отражению оптическое излучение распростран€етс€ вдоль перехода.— помощью полосковой конструкции нижнего омического контакта,а также щели на задней части активного сло€ активна€ область ограничена,что позвол€ет избежать лазерной генерации.“ак как генерируемое излучение при выводе наружу проходит через активный слой,то имеет место самопоглощение излучени€ в этом слое.ƒл€ уменьшени€ самопоглощени€ активный слой выполн€ют очень тонким (0,03...0,1 мкм).¬ результате излучение распростран€етс€ главным образом в ограничивающем слое,который благодар€ большой ширине

запрещенной зоны имеет небольшие потери на поглощение.

†† »злучение —ƒ возникает в результате спонтанной излучательной рекомбинации носителей зар€да и поэтому €вл€етс€ некогерентным,а следовательно относительно широкополосным и слабонаправленным.

††† ќсобо следует выделить суперлюминесцентные —ƒ.¬ этих диодах помимо спонтанной рекомбинации с излучением используетс€ процесс индуцированной рекомбинации с излучением;

выходное излучение €вл€етс€ усиленным в активной среде.—уперлюминесцентные —ƒ представл€ют собой торцевые —ƒ,работающие при таких высоких плотност€х тока инжекции,что в материале активного сло€ начинает наблюдатьс€ инверсна€ населенность энергетических уровней.

.

†† ѕринципиальным отличием лазерного диода от —ƒ €вл€етс€ наличие в первом встроенного оптического резонатора,что позвол€ет при условии превышени€ током инжекции некоторого порогового значени€ получить режим индуцированного излучени€,которое характеризуетс€ высокой степенью когерентности.Ќаиболее часто в качестве оптического резонатора используют:плоский резонатор ‘абри-ѕеро и его модификации,включа€ составные и внешние резонаторы,резонаторы с распределенной обратной св€зью (–ќ—-резонатор) и с распределенным брэгговским отражателем (–Ѕќ-резонатор).ѕлоский резонатор образуетс€ обычно параллельно сколотым торцам полупроводника ,а –ќ—- и –Ѕќ-резонаторы --путем периодической пространственной модул€ции параметров структуры,вли€ющих на услови€ распространени€ излучени€.ѕри совмещении периодической структуры с активной областью получают –ќ—-диод,а при размещении периодической структуры за пределами активной области ≠≠-- –Ѕќ-лазерный диод.

†† ѕреимуществами –ќ—- и –Ѕќ-лазерных диодов по сравнению с обычным лазерным диодом с резонатором ‘абри-ѕеро €вл€ютс€:”меньшение зависимости длины волны излучени€ от тока инжекции и температуры,высока€ стабильность одномодовости и одночастотности излучени€,практически 100-процентна€ глубина модул€ции.“ак,если в лазерном диоде с резонатором ‘абри-ѕеро температурный коэффициент ††пор€дка 0,5...1 нм/∞—. роме того –ќ—- и на отказ. роме того,дл€ –Ѕќ-структуры позвол€ют реализовать интегрально-оптические схемы.ќсновным их недостатком €вл€етс€ сложна€ технологи€ изготовлени€.

†† ѕолупроводниковые излучатели в общем случае определ€ютс€ комплексом параметров и характеристик ,включа€ габаритные и присоединительные размеры.ќднако с точки зрени€ их применени€ в качестве компонентов ¬ќ—ѕ важное значение имеет ограниченный набор параметров и характеристик,которые чаще всего и привод€тс€ в паспортных данных конкретных приборов.

†† Ќаиболее важными дл€ применени€ в ¬ќ—ѕ параметрами €вл€ютс€:средн€€ мощность излучени€,ширина излучаемого спектра,врем€ нарастани€ и спада импульса излучени€ при импульсном возбуждении тока накачки,падение напр€жени€ на диоде и наработка лазерных диодов и торцевых светодиодов ,обладающих† узкой диаграммой направленности,существенное значение имеют углы расходимости по уровню половинной мощности.Ёти углы обычно определ€ют по направлению излучени€ в параллельной и перпендикул€рной переходу плоскост€х и обозначают соответственн 膆†† .ќба угла характеризуют поле излучени€ в дальней зоне и обычн†† =10...30∞

膆†††† =30...60∞.

† —редн€€ мощность излучени€ при работе при работе излучател€ в непрерывном режиме определ€ет полную мощность,излучаемую поверхностью активной области прибора в направлении вывода излучени€.

†† ƒлину волны излучени€ значение,соответствующее максимуму спектральн ого распределени€ мощности,а ширину излучаемого спектра ††- как интервал† длин волн, в котором спектральна€ плотность мощности составл€ет† половину максимальной. ќгибающа€ спектрального распределен舆 излучени€ светодиода имеет примерно форму гауссовской кривой с†††††††

† спектра значительно† уже ( пор€дка 1.....4 нм )† и еще меньше дл€ –ќ— - и –Ѕќ - лазерных диодов, у которых в зависимости от конструкции она может составл€ть† 0,1.... 0,3 нм. ћинимальна€ ширина спектра достигаетс€ в лазерных диодах с внешними резонаторами, у которых она в зависимости от типа резонатора лежит в пределах 1...1500 к√ц.

†††††††† ƒл€ высокоскоростных ¬ќ—ѕ важное значение имеют динамические свойства лазерных диодов, которые про€вл€ютс€ в зависимости спектральной характеристики от скорости передачи при непосредственной модул€ции мощности излучени€ путем изменени€ тока накачки. ” одномодового лазерного диода с резонатором ‘арби - ѕеро увеличение скорости передачи сопровождаетс€ изменением модового состава, что характеризуетс€ динамическим расширением спектра до 10 нм при модул€ции с частото醆 †††пор€дка 1....2 √гц .ƒл€ –ќ—- и –Ѕќ-лазерных диодов при модул€ции в диапазоне 0,25...2 √гц имеет место лишь незначительный сдвиг сохранениии высокой степени подавлени€ побочных мод.ѕоэтому эти лазерные диоды часто называют динамически одномодовыми.

†† Ѕыстродействие источников излучени€ оцениваетс€ временем нарастани€ †и временем спада †мощности излучени€ при модул€ции импульсами тока накачки пр€моугольной формы достаточной длительности (мощности.„асто быстродействие определ€етс€ максимальной частотой модул€ции.ƒл€ светодиодов эта частота может достигать 200 ћгц , а у лазерных диодов - значительно больше (несколько √гц).ќграничение частоты модул€ции светодиодов св€зано со времененм жизни неосновных носителей, а лазерных диодов - с коррел€цией между концентрацией инжектируемых носителей и потоком фотонов ,возникающих вследствие их рекомбинации.

††   параметрам ,определ€ющим статический режим работы полупроводникового излучательного диода ,относ€т падение напр€жени€ на диоде и ток накачки при пр€мом смещении. роме этих параметров статический режим работы характеризуетс€ ватт-амперной характеристикой . Ќа ватт-амперной характеристике лазерного диода можно выделить точку излома,котора€ определ€етс€ пороговым током накачки Iпор.ѕри токах накачки выше порогового лазерный диод работает в режиме индуцированного излучени€ и мощность его очень быстро растет с увеличением тока накачки.≈сли ток накачки меньше порогового,то прибор работает в режиме спонтанного излучени€ и излучаема€ мощность мала.ќдновременно резко уменьшаетс€ быстродействие и существенно расшир€етс€ ширина излучаемого спектра.ѕоэтому лазерные диоды в динамическом режиме работы требуют начального смещени€ посто€нным током,примерно равным пороговому току.Ќаклон ветви ватт-амперной характеристики лазерного диода,расположенной правее Iпор ,характеризует дифференциальную квантовую эффективность †д=dP/dIн,котора€ зависит от конструкции прибора и его температуры.“ипичные значени€ дифференциальной квантовой эффективности лазерных диодов составл€ют 0,1...0,2 м¬т/мј,а пороговый ток лежит в пределах† 10...100 мј.

†† ƒл€ лазерных диодов характерна температурна€ зависимость порогового тока и дифференциальной квантовой эффективности.— ростом температуры пороговый ток увеличиваетс€,

а† дифференциальна€ квантова€ эффективность уменьшаетс€.»зменение температуры приводит также к изменению длины волны излучени€.Ќаибольшей температурной нестабильностью обладают лазерные диоды с резонатором ‘абри-ѕеро.Ћазерные диоды с –ќ—- и –Ѕќ-резонаторами более термостабильны.ƒл€ уменьшени€ температурных вли€ний примен€ют специальные меры, например используют теплоотводы с элементом ѕелтье.ѕараметры и характеристики светодиодов имеют достаточно высокую температурную стабильность,что делает их более простыми в эксплуатации.

†† Ќадежность полупроводниковых излучателей определ€етс€ наработкой на отказ или интенсивностью отказов.Ћазерные диоды, созданные† в начале 80-х годов,обладали существенно меньшей надежностью по сравнению со светодиодами.ќднако в последнее врем€ благодар€ совершенствованию конструкций и технологии изготовлени€ ее удалось значительно повысить и довести до приемлемой величины.

– Ч5Ч92 Ўашло ћ.¬. »сточники излучени€ в интегрально-оптических схемах.’арактеристики —ветодиоды,их свойства и технологи€ изготовлени€. ††  онструкции полупроводниковых лазерных диодов и светодиодов (—ƒ) , примен€емых в ¬ќ—ѕ, весьма р

 

 

 

¬нимание! ѕредставленный –еферат находитс€ в открытом доступе в сети »нтернет, и уже неоднократно сдавалс€, возможно, даже в твоем учебном заведении.
—оветуем не рисковать. ”знай, сколько стоит абсолютно уникальный –еферат по твоей теме:

Ќовости образовани€ и науки

«аказать уникальную работу

—вои сданные студенческие работы

присылайте нам на e-mail

Client@Stud-Baza.ru