Расчеты излучений многомодового лазера
Определение затухания, дисперсии, полосы пропускания и максимальной скорости передачи двоичных импульсов в волоконно-оптической системе. Характеристики многомодового лазера с резонатором Фабри–Перо и одномодового лазера с распределенной обратной связью.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | практическая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.04.2015 |
| Размер файла | 156,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Задание 1
Определить затухание (ослабление), дисперсию, полосу пропускания и максимальную скорость передачи двоичных импульсов в волоконно-оптической системе с длиной секции L (км), километрическим (погонным) затуханием (ослаблением) (дБ/км) на длине волны излучения передатчика 0 (мкм), ширине спектра излучения 0,5 на уровне половины максимальной мощности излучения.
Длина секции L=112 км.=112.103 м.
Тип волокна - SF 8/125 (стандартное одномодовое ступенчатое волокно).
Затухание б=0,21 дБ/км.=0,21.10-3 дБ/м.
Длина волны ло=1,55 мкм.=1,55.10-6 м.
Спектр ?л0,5=0,2 нм.=0,2.10-12 м.
Хроматическая дисперсия D=2,2 пс/(нм.км)
Результирующее максимальное затухание секции находится из соотношения:
бм=б.L+бс.Nс дБ.
где:
бс - потери мощности оптического сигнала на стыке волокон строительных длин кабеля (бс = 0,05 дБ)
Nс - число стыков, определяемое:
Nс = Е[L/lС-1] = 112/4-1 = 27
где:
lС = 4 км.
бм = 0,21.10-3.112.103+0,05.27 = 24,87 дБ.
Результирующая совокупная дисперсия секции находится:
Полоса пропускания оптической линии определяется из соотношения:
Максимальная скорость передачи двоичных оптических импульсов зависит от ?Fов и их формы, которую принято считать прямоугольной или гауссовской:
Вг=1,34.?Fов=1,34.7,6.1012=10,18.1012 бит/с.
Задача 2
Определить характеристики многомодового лазера с резонатором Фабри - Перо (FP) и одномодового лазера с распределенной обратной связью (DFB).
Определить число мод в лазере FP, для которых выполняется условие возбуждения в полосе длин волн при длине резонатора L и показателе преломления активного слоя n.
Определить частотный интервал между модами и добротность резонатора на центральной моде О при коэффициенте отражения R.
Изобразить конструкцию полоскового лазера FP.
Изобразить модовый спектр.
Определить частоту и длину волны генерируемой моды в одномодовом лазере DFB для известных значений дифракционной решетки m и длины лазера L.
Изобразить конструкцию лазера DFB.
Конструкция полоскового лазера FP:
Модовый спектр:
Конструкция лазера DFB:
Параметры лазера FP:
Длина лазера L=180 мкм.=180.10-6 м.
=75 нм.=75.10-9 м.
n=3,55.
О=0,49 мкм.=0,49.10-6 м.
R=0,37.
Частота моды определяется из соотношения:
где:
С - скорость света (3.108 м/с),
m - номер моды,
L - длина резонатора,
n - показатель преломления.
Расстояние между модами определяется из соотношения:
Добротность резонатора на центральной моде 0 определяется из соотношения: дисперсия импульс оптический лазер
Число мод в интервале определяется отношением:
M=/m=75.10-9/0,2.10-10=3750
Параметры лазера DFB:
Длина лазера L=200 мкм.=200.10-6 м.
Порядок решётки m=1.
Шаг решётки d=0,08 мкм.=0,08.10-6 м.
Показатель преломления nэ=3,63.
Для определения длины волны и частоты генерации одномодового лазера DFB необходимо воспользоваться соотношениями:
0.m=2d.nэ =>
Задание 3
Построить зависимость выходной мощности источника оптического излучения от величины электрического тока, протекающего через него.
Для заданных тока смещения и амплитуды модулирующих однополярных импульсов определить графически изменение выходной модуляционной мощности Рмакс и Рмин и определить глубину модуляции . По построенной характеристике указать вид источника.
|
I, мА |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
30 |
|
|
P1, мкВт |
0 |
10 |
25 |
35 |
55 |
85 |
150 |
220 |
280 |
350 |
Ток смещения I=15 мА.
Амплитуда тока модуляции Im=5 мА.
Pmax = 46 мкВт.
Pmin = 33 мкВт.
Для определения глубины модуляции используем соотношение:
(в разах)
Задание 4
Построить график зависимости чувствительности фотодетектора от длины волны оптического излучения по данным.
Используя график и данные определить величину фототока на выходе p-i-n фотодиода. По графику определить длинноволновую границу чувствительности фотодетектора. Определить материал для изготовления прибора.
|
Чувствительность, А/Вт |
0,3 |
0,45 |
0,55 |
0,60 |
0,65 |
0,67 |
0,7 |
0,73 |
0,65 |
0,1 |
|
|
Длина волны, мкм. |
0,85 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,31 |
1,42 |
1,55 |
1,62 |
1,7 |
1,75 |
Мощность излучения Pu=3,0 мкВт.
Длина волны =980 нм.=0,98 мкм.
При решении задачи необходимо учесть соотношения:
где:
ЕФ - энергия фотона,
е - заряд электрона = 1,6.10-9 Кл,
зВН - внутренняя квантовая эффективность фотодиода = 0,5,
h - постоянная Планка= 6,26.10-34 Дж.с,
С - скорость света = 3.108 м/с.
По графику определяем, что материал для изготовления прибора - германий.
Энергия фотона:
эВ.
Ток фотодиода:
Чувствительность фотодиода:
Длинноволновая граница чувствительности фотодетектора определяется соотношением:
где:
Еg для германиевых диодов = 0,66 В.
мкм
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристики полупроводниковых материалов и источников излучения. Соединение источника с волокном. Конструкции одномодовых лазеров, особенности РБО-лазеров. Расчет параметров многомодового лазера с резонатором Фабри-Перо. Светоизлучающие диоды (СИД).
реферат [561,8 K], добавлен 11.06.2011Общая характеристика и диаграмма энергетических уровней кристалла Cr2+:ZnSe. Селективный резонатор с фильтром Лио и с эталоном Фабри-Перо. Схема прохождения лучей при прохождении через дисперсионную призму в резонаторе. Спектры генерации Cr2+:ZnSe лазера.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 29.06.2012Понятие и назначение лазера, принцип его работы и структурные компоненты. Типы лазеров и их характеристика. Методика и основные этапы измерения длины волны излучения лазера, и порядок сравнения спектров его индуцированного и спонтанного излучений.
лабораторная работа [117,4 K], добавлен 26.10.2009Основа принципа работы лазеров. Классификация лазеров и их основные характеристики. Использование лазера при маркировке товаров. Способ возбуждения активного вещества. Расходимость лазерного луча. Диапазон длины волн. Области применения лазера.
творческая работа [17,5 K], добавлен 24.02.2015Конструкция аргонового лазера и особенности его оптического резонатора, активная среда и функциональные особенности. Технологические операции по изготовлению лазера и его выходного зеркала, этапы и принципы их реализации, анализ и оценка эффективности.
курсовая работа [785,0 K], добавлен 16.05.2015Понятие волоконного лазера как оптического квантового генератора, в котором активная среда и резонатор построены на базе оптического волокна. Состав волоконного лазера, принцип его работы и основные преимущества. Область применения волоконного лазера.
презентация [2,0 M], добавлен 23.12.2014Явление вынужденного (индуцированного) излучения как физическая основа работы лазера. Строение лазера (источник энергии, рабочее тело и система зеркал). Характеристика дополнительных устройств в лазерной системе для получения различных эффектов.
презентация [673,0 K], добавлен 17.12.2014Механизм создания инверсных населенностей в трехуровневых схемах. Принцип работы лазера на рубине. Специфика работы твердотельного лазера в режиме модулированной добротности с пассивным затвором при использовании водяного охлаждения и свободной генерации.
курсовая работа [495,1 K], добавлен 25.06.2011Устройство и назначение простейшего твердотельного лазера; их изготовление из рубинов, молибдатов, гранатов. Ознакомление с оптическими свойствами кристаллов и особенностями генерации света. Определение энергетических характеристик импульсного лазера.
реферат [1,5 M], добавлен 12.10.2011Понятие и назначение СО2-лазера, его технические характеристики и составляющие части, принцип работы и выполняемые функции. Порядок расчета основных показателей СО2-лазера. Способы организации несамостоятельного разряда постоянного тока, расчет его КПД.
контрольная работа [627,3 K], добавлен 11.05.2010Ознакомление с историей создания генераторов электромагнитного излучения. Описание электрической схемы и изучение принципов работы полупроводникового лазера. Рассмотрение способов применения лазера для воздействия на вещество и для передачи информации.
курсовая работа [708,7 K], добавлен 08.05.2014Способы создания активной среды электроразрядных эксимерных лазеров. Системы прокачки рабочей смеси. Реакции на галогенидах газов. Характеристики электроразрядного XeCl лазера. Формирование излучения с узкой спектральной линии в селективном резонаторе.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 10.05.2014Принцип работы газодинамического лазера, его конструктивные особенности, энергетический баланс, кинетическая модель. Анализ и диагностика лазерного излучения. Текст расчета параметров газодинамического лазера, специфика их промышленного применения.
реферат [3,9 M], добавлен 26.11.2012История разработки лазера и устройство типичной лазерной установки. Сравнительный анализ схемы движения электронов, излучения световых волн и принцип действия лампы и лазера. Лазер как открытая система с фазовым переходом, принципы его самоорганизации.
реферат [301,0 K], добавлен 26.09.2009Лазер с газообразной активной средой и особенности газов как лазерных материалов. Создание активной газовой среды в газоразрядных лазерах. Энергетические уровни атома аргона. Зависимость мощности излучения аргонового лазера от плотности разрядного тока.
курсовая работа [505,7 K], добавлен 23.06.2011Теория атомно-абсорбционных измерений: излучение и поглощения света, понятие линии поглощения и коэффициента поглощения, контур линии поглощения. Принцип работы лазера. Описание работы гелий-неонового лазера. Лазеры на органических красителях.
реферат [392,9 K], добавлен 03.10.2007Технико-экономическое обоснование проекта. Акустооптическая модуляция добротности. Метод пассивной синхронизации продольных мод. Электрооптические методы управления длительностью импульса генерации. Расчет электрических параметров затвора Nd3+YAG лазера.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 18.06.2011Принципы создания резонатора оптического диапазона. Пассивный открытый оптический резонатор в приближении плоской волны, его устойчивость и типы колебаний. Одночастотный режим работы лазера. Влияние вида уширения линии на модовый состав излучения лазера.
контрольная работа [569,8 K], добавлен 20.08.2015Общая характеристика уровней легирования и схема энергетических уровней кристалла Nd: YAG. Сущность эффекта Штарка. Особенности работы непрерывного Nd: YAG-лазера. Методика расчета средней выходной мощности лазера, работающего в режиме одной моды ТЕМ00.
реферат [800,8 K], добавлен 28.12.2010Механизм создания инверсных населенностей в трехуровневых схемах. Принцип работы лазера на рубине. Лазер в режиме модулированной добротности. Расчет характеристик рубинового лазера, работающего в режиме модулированной добротности и свободной генерации.
курсовая работа [945,6 K], добавлен 29.10.2010
