Главная > Оптические системы связи
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

10.4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛАЗЕРОВ

Хотя выполнение порогового условия имеет существенно значение для работы лазера, рассмотрим здесь другие характеристики. Спектральные характеристики лазерного излучения зависят от свойств резонатора. Рисунки 10.10 и 10.11 иллюстрируют поведение полупроводникового лазера по обе стороны от порога. Из рис. 10.10 видно, как можно определить пороговый ток. Крутизна ватт-амперной характеристики в области спонтанного излучения соответствует внешней квантовой эффективности, рассмотренной в § 8.5. Крутизна этой характеристики

Рис. 10.10. Типичная экспериментальная зависимость выходной мощности полупроводникового лазера от тока.

При низком токе (кривая а) оптическое излу чение определяется спонтанными переходами, и лазер подобен светоизлучающему дноду с торцевым излучением. В области кривой возрастаем доля индуцированного излучения; это режим суперлюмннесценцнн. При токах выше порога (при-вая с) в излучении лазера преобладает доля индуцированного излучения. Спектральные характеристики в этих трех режимах показаны на рис. 10.11

Рис. 10.11. Спектральные характеристики излучения полупроводникового лазера при различных токах накачки. Характеристики соответствуют областям кривых а, б и в рис. 10.10: а — спонтанное излучение; б - суперлюмннееценция; в — лазерное излучение

в лазерном режиме называется дифференциальной квантовой эффективностью

Необходимо отметить, что увеличение тока накачки за порогбм не сопровождается ростом коэффициента усиления, величина которого остается практически неизменной

если Подразумевается, что коэффициент усиления и концентрация носителей насыщаются выше порога, а оптическая мощность растет почти полностью за счет процесса индуцированного излучения.

В § 8.5 было показано, что только часть спонтанного излучения, равная выходит через поверхность полупроводника. Доля индуцированного излучения в лазере значительно выше, поскольку

большая его часть распространяется под прямым углом к выходным граням и многократно отражается от них, пока не выйдет наружу. Будем обозначать коэффициент передачи индуцированного излучения Тогда общая излучаемая лазером выше порога мощность

где внутренние квантовые эффективности для спонтанного и индуцированного излучения соответственно. В § 8.5 вместо писали внут, но здесь необходимо различать два механизма излучения. Дифференцируя (10.4.3), получаем

Выразим через коэффициент усиления и коэффициент потерь арас Как следует из (10.1.13), мощность индуцированного излучения, генерируемая на единице длины активного вещества, пропорциональна Доля, пропорциональная рассеивается и теряется, в то время как оставшаяся часть пропорциональна арас, и составляет выходное лазерное излучение. Таким образом,

С учетом (10.4.2)

Из (10.4.7) следует, что дифференциальная квантовая эффективность может быть увеличена, если увеличить или уменьшить арас. Желательно и то, и другое. Снижение I или R также приводит к возрастанию но в то же время растет . В результате отношение может не увеличиться.

На практике зависимость оптической мощности от тока менее гладкая, чем представлено на рис. 10.10. В лазерном режиме часто наблюдаются пульсации оптической мощности. В гл. 11 обсудим работы, направленные на устранение этого нежелательного явления.

ЗАДАЧИ

(см. скан)

(см. скан)

РЕЗЮМЕ

Для осуществления работы лазера в двухуровневой системе требуется инверсия населенности для обеспечения оптического усиления путем индуцированного излучения; б) оптический резонатор для обеспечения положительной оптической обратной связи.

Лазерный режим наблюдается, когда усиление превышает суммарные потери:

При этом меняется и характер излучения. Индуцированное излучение становится преобладающим над спонтанным. Параметры резонатора оказывают существенное влияние на характеристики излучения, оно становится монохроматическим и когерентным.

Оптическое усиление может наблюдаться в полупроводнике, если энергетический зазор между квазиуровнями Ферми для электронов и дырок превышает ширину запрещенной зоны. Для этого требуется инжекция неосновных носителей в сильно легированную область. Эмпирически установлено

Имеется некоторая пороговая плотность тока слегка превышающая ниже которой преобладает спонтанное излучение, а выше — быстро возрастает индуцированное (см. рис. 10.10). При этом наблюдается изменение спектральных характеристик, как показано на рис. 10.11:

Температура составляет около 150 К для GaAlAs/GaAs лазеров и около 70 К для приборов на основе InGaAsP/InP. В лазерном режиме

1
Оглавление
email@scask.ru