Оптоэлектроника Электроника полупроводников Волоконно-оптический световод Мультиплексоры и демультиплексоры Фотопроводимость Фотодиоды

Лабораторные работы по оптоэлектронике Передача информации по оптоволокну

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Исследование приемника излучения в фотогальваническом режиме работы (Uсм=0)

Собрать схему эксперимента согласно рис.3 с использованием фотодиода с нагрузочным сопротивлением (без смещения) – тумблер Т2 находится в положении «1».

Включить полупроводниковый лазер, переключив тумблер узла источника излучения в положение «Вкл», и отъюстировать оптическую схему.

Установить максимальное значение мощности излучения лазера (используя регулировочное сопротивление узла источника излучения). Провести измерения, заполнив строку №1 таблицы 1:

Включить измерительный прибор М1 на измерение напряжения и измерить UПЛ - данные занести в столбец 2.

Включить измерительный прибор М2 на измерение напряжения.

Установить тумблер Т1 в положение «1» и измерить UПИ - данные занести в столбец 4.

  Установить светофильтр и измерить U*ПИ - данные занести в столбец 5.

Установить тумблер Т1 в положение «2» и измерить U*ПИ (со светофильтром) - данные занести в столбец 8.

Убрать светофильтр и измерить UПИ - данные занести в столбец

Уменьшить значение энергии излучения лазера на 4-7% и заполнить строчку №2 таблицы 1, проведя измерения аналогично п.3.

Для получения требуемых зависимостей необходимо провести измерения и заполнить 10-15 строк таблицы 1 при различных значениях энергии лазерного излучения.

Включить прибор М1 на измерение сопротивления и измерить величину Rпл, необходимую для расчета Ipn.

Данные показать преподавателю.

Провести предварительные расчеты (оценить изменения t при изменении мощности излучения) и для проведения дальнейших измерений выбрать сопротивление нагрузки, при котором фотодиод работает в нелинейном режиме.

Таблица 1. Исследование приемника излучения в фотогальваническом режиме работы при различном сопротивлении нагрузки.

UПЛ, мВ

Ipn, мА

R1

R2

UПИ, мВ

U*ПИ, мВ

t =U*ПИ / UПИ

UПИ, мВ

U*ПИ, мВ

t = U*ПИ / UПИ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Исследование приемника излучения в фотодиодном режиме работы
(Uсм = -1,5 В).

Установить тумблер Т1 в положение, соответствующее выбранному значению сопротивления нагрузки.

Установить тумблер Т2 в положение «2», соответствующее отрицательному смещению.

Установить максимальное значение мощности излучения лазера (используя регулировочное сопротивление узла источника излучения). Провести измерения, заполнив строку №1 таблицы 2:

Включить измерительный прибор М1 на измерение напряжения и измерить UПЛ - данные занести в столбец 2.

Включить измерительный прибор М2 на измерение напряжения и измерить UПИ - данные занести в столбец 4.

Установить светофильтр и измерить U*ПИ - данные занести в столбец 5.

Уменьшить значение мощности излучения лазера на 4-7% и заполнить строчку №2 таблицы 2, проведя измерения аналогично п.3.

Для получения требуемых зависимостей необходимо провести измерения и заполнить 10-15 строк таблицы 2 при различных значениях мощности лазерного излучения.

Таблица 2. Исследование приемника излучения в фотодиодном режиме работы (отрицательное смещение 1,5 В, сопротивление нагрузки,
R = _____).

UПЛ, мВ

Ipn, мА

UПИ, мВ

U*ПИ, мВ

t = U*ПИ/ UПИ

1

2

3

4

5

6

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Заполнить столбцы 3,6,9 таблиц 1 и 2: рассчитать значения Ipn и пропускание светлофильтра t при различных значениях мощности лазерного излучения

Построить график зависимости UПИ, и t от тока через p-n переход
(при Ipn > Iпор) в фотогальваническом режиме работы приемника излучения (без смещения) при использовании различных сопротивлений нагрузки.

Построить график зависимости UПИ и t от тока через p-n переход
(при Ipn > Iпор) в фотогальваническом режиме (без смещения) и в фотодиодном режиме (с отрицательным смещением 1,5 В) работы приемника излучения с одинаковым сопротивлением нагрузки.

Оценить диапазон линейности приемника излучения (фотодетектора) при различных режимах его работы.

Проанализировать полученные результаты и сделать вывод о возможности использования данного приемника излучения при различных схемах его подключения к измерительному прибору.

Литература

В.Г. Беспалов,  В.Н. Крылов, В.Н. Михайлов. "Основы оптоинформатики. Раздел I", СПб., СПГУ ИТМО, 2008 г.

В. А. Гуртов. «Твердотельная электроника», М., Техносфера, 2005 г.

О. Н. Ермаков. «Прикладная оптоэлектроника», М., Техносфера, 2004 г.

В. И. Дудкин, Л. Н. Пахомов. «Квантовая электроника. Приборы и их применение», М., Техносфера, 2006 г.

Ю.А.Быстров. «Оптоэлектронные приборы и устройства», М.,
Радио Софт 2001г.

Р. Фриман. «Волоконно-оптические системы связи», М., Техносфера, 2004 г.

Э. Розенштер, Б. Винтер. «Опто-электроника», М., Техносфера,
2004 г.

М. Шур. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах. М., Мир, 1992 г.

3. С. Зи. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах. М., Мир, 1984 г.

О. Звелто. «Принципы лазеров», М., Мир, 1990 г.

 Физический энциклопедический словарь. Гл. ред. А. М. Прохоров. М., СЭ, 1998г.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Выполнение лабораторной работы “Изучение оптоэлектронных приборов” предполагает:

1. Предварительное ознакомление с основами теории электропроводности собственных и примесных полупроводников, рекомбинации неравновесных носителей, процессов в p–n-переходе, фотопроводимости и люминесценции полупроводников; физическими принципами работы светоизлучающих диодов и оптоэлектронных пар.

2. Проведение испытаний светодиодов и оптоэлектронных пар в соответствии с заданиями, содержащимися в методических указаниях или полученных у преподавателя.

3. Обработку результатов измерений.

4. Подготовку и защиту отчета по работе.

Приборы и принадлежности: установка для исследования вольт-амперных и световых характеристик светодиодов, люксметр Ю-116, установка для исследования передаточных характеристик оптопар, источник постоянного тока MPS-6001 LK-1, два вольтметра В7-78/1 или аналогичные, установка для исследования диаграммы направленности светодиодов, установка для исследования спектральных характеристик светодиодов, исследуемые светодиоды и оптоэлектронные пары.

Задания

1. Собрать схему установки для снятия вольт-амперных и световых характеристик светодиодов согласно рис. 14.

2. Подготовить люксметр Ю116 к работе:

‑ фотоэлемент без светопоглощающих насадок закрыть светозащитным экраном и подключить к измерителю люксметра;

‑ установить предел измерения освещенности Lx= 30 лк;

– установить исследуемый светодиод в отверстие светозащитного экрана.

3. По справочнику или прилож.1 определить величину максимально допустимого постоянного прямого тока Iпр max. Снять вольт-амперную I = f(U) (только прямую ветвь) и ампер-люксовую Lx = f(I) характеристики светодиода в диапазоне изменения тока I = 0÷ Iпр max.

4. Собрать установку для исследования диаграмм направленности светодиода рис. 15. Закрепить исследуемый светодиод в центре поворотного столика установки. Установить величину прямого тока Iпр = 0.8 Iпр max. Снять угловую зависимость интенсивности излучения светодиода в виде зависимости фототока фотодиода VD2 от угла поворота светодиода Iфот = f(α).


5. Собрать установку для исследования спектральных характеристик светодиодов рис. 16. Закрепить исследуемый светодиод напротив входной щели монохроматора. Измерить длину световой волны λmax, соответствующей максимуму (максимумам) спектральной характеристики излучения светодиода. Градуировочный график монохроматора (градуировочная таблица) входят в комплект установки.




6. Собрать установку для исследования передаточной характеристики диодных оптронов рис. 17. По справочнику или прилож. 3 определить величину максимально допустимого тока светодиода оптопары Iвх max. Снять передаточную характеристику оптрона Iвых = f(Iвх) в диапазоне токов Iвх = 0÷Iвх max.


7. Собрать установку для исследования передаточной характеристики транзисторных оптронов рис. 18. По справочнику или прилож. 4 определить величину максимально допустимого тока светодиода оптопары Iвх max. Снять передаточную характеристику оптрона Iвых = f(Iвх) в диапазоне токов Iвх = 0÷Iвх max. Установить максимальное значение входного тока оптрона Iвх max. Измерить остаточное напряжение на фототранзисторе оптрона рис. 18 (вместо амперметра в схеме поставить закорачивающую перемычку).


Система охраны объекта еще на сайте.
Полупроводниковые детекторы оптического излучения