Лабораторная работа №2. «Измерение вольт-амперной характеристики фотодиода и уровня темпового тока».

Лабораторная работа №1. «Измерение ватт-амперной характеристики лазерного диода».

Цель работы:

- получение навыков практического использования измерителя оптической мощности;

- измерение ватт-амперной характеристики лазерного диода с помощью измерителя оптической мощности;

- исследование зависимости тока фотодиода от уровня оптической мощности;

- определение положения рабочей точки на ватт-амперной характеристике лазерного диода для аналоговой и импульсной модуляции;

- градуировка фотодиода.

Порядок выполнения работы.

При выполнении работы используются следующие элементы установки:

-электронный блок «Источник оптического сигнала» -ИОС;

-электронный блок «Фотоприемник» -ФП;

-оптический тестер с блоком питания от сети 220v/50Hz - ОТ;

-соединительный одномодовый волоконный шнур FC/UPS-SM-3m-FC/UPS длиной 3 метра – ВШ.

Внимание! Перед каждым использованием в измерениях волоконных шнуров необходимо снять защитные колпачки с их торцов. После окончания работы с волоконным шнуром обязательно установить на его торцы снятые защитные колпачки.

Перед каждым использованием в измерениях оптического тестера необходимо отвернуть защитный колпачок с торца его коннектора и немедленно соединить его с коннектором волоконного шнура. После окончания измерения обязательно установить защитный колпачок на прежнее место.

Перед каждым соединением волоконного шнура с оптическими розетками необходимо снять защитный колпачок с торца коннектора и немедленно соединить его с коннектором волоконного шнура. После окончания измерения обязательно установить защитный колпачок на прежнее место.

1. Установите органы управления электронного блока «Источник оптического сигнала» ИОС в исходное положение:

-ручки всех пяти потенциометров - в крайнее положение против часовой стрелки;

-включите тумблер «сеть». При этом загорается его подсветка;

-кнопочные переключатели «вкл.ОС», «модуляция», «дисперсия», «шум» - отжаты. При этом контрольные светододы над соответствующими кнопками не горят;

-с помощью кнопочного переключателя «выбор источника» в окне «оптический выход» включите по указанию преподавателя один из лазеров, излучающих на длине волны 1, 3 или 1, 5 мкм. При этом над соответствующей оптической розеткой загорается контрольный светодиод.

Данное положение органов управления электронного блока обеспечивает непрерывное немодулированное оптическое излучение на выбранном оптическом выходе. Его мощность регулируется потенциометром «I₀».

2. С помощью одномодового (желтый цвет защитной оболочки) оптического шнура с коннекторами типа FC соедините оптический выход электронного блока ИОС со входом оптического тестера ОТ (рис.Л1.1)

Рис. Л1.1.

3. Включите оптический тестер и переведите его в режим измерения абсолютных значений мощности нажимая кнопку mvt, dbm, db на его лицевой панели. Установите тестер в режим измерений на выбранной длине волны, нажимая кнопку λ на его лицевой панели. При необходимости используйте описание прибора.

4.Изменяя величину тока I₀ с помощью потенциометра на лицевой панели ИФП в окне «ток лазерного диода, мА», произвести измерение ватт-амперной характеристики - зависимости абсолютного значения оптической мощности Р_аб от тока накачки I₀. Значение мощности Р_аб определять с помощью оптического тестера. Величину тока I₀ определять с помощью цифрового индикатора на лицевой панели в окне «ток лазерного диода, мА». Измерения проводить изменяя I0 с шагом, который определяется преподавателем. Данные измерений занести в строки 1 и 2 таблицы 1. После окончания измерений выключить оптический тестер и повернуть ручку потенциометра регулировки I₀ в крайнее положение против часовой стрелки.

Таблица 1. Результаты исследования ватт-амперной характеристики лазерного диода.

5. Отсоедините коннектор оптического шнура от входа ОТ (рис. Л 1.1) и соедините его с оптическим входом 1 электронного блока «Фотоприемник» ФП (рис.Л1.2).

Рис. Л1.2.

6. Установите органы управления электронного блока «Фотоприемник» в исходное положение:

-включите тумблер «сеть». При этом загорается его подсветка;

-с помощью кнопочного переключателя «выбор ФД» в окне «оптический вход» включить первый фотодиод. При этом над его оптической розеткой загорается контрольный светодиод. Цифровые табло «Фототок» и «Напряжение смещения, В» при этом включаются. Цифровые табло «Оптическая мощность, отн.ед.» - выключены;

-ручкой потенциометра «Напряжение смещения, В» установить по цифровому индикатору значение напряжения смещения равным U_см =3V;

-проверить, что режим калибровки фотоприемника выключен - контрольный светодиод над кнопкой «Уст. нуля» в левой части лицевой панели не горит. В противном случае нажать на кнопку «Уст. нуля» и добиться выключения контрольного светодиода;

-с помощью кнопочного переключателя «Множитель» в левой части лицевой панели выбрать удобный предел измерений фототока по цифровому индикатору «Фототок». При этом загорается соответствующий контрольный светодиод.

7. Произвести калибровку фотоприемника на выбранном пределе измерений фототока:

-перейти в режим калибровки фотоприемника. Для этого нажать на кнопку «Уст. нуля» и добиться включения контрольного светодиода;

-с помощью потенциометра «> 0<» добиться нулевых показаний на цифровом индикаторе «Фототок»;

-повторно нажать на кнопку «Уст. нуля» и добиться выключения контрольного светодиода. Прибор при этом переходит в режим измерения фототока.

8.Изменяя величину тока I₀ с помощью потенциометра на лицевой панели ИФП в окне «ток лазерного диода, мА», произвести измерение зависимости значения фототока I_ф от тока накачки I₀.

Значение фототока I_ф определять по цифровому индикатору «Фототок» на лицевой панели ФП.

В ходе измерений своевременно переключать пределы измерений фототока I_ф с помощью кнопочного переключателя «Множитель» на лицевой панели ФП. После каждого изменения предела необходимо выполнять калибровку фотоприемника в соответствии с пунктом 7.

Величину тока I₀ определять с помощью цифрового индикатора на лицевой панели ИОС в окне «ток лазерного диода, мА».

Измерения проводить изменяя I₀ с шагом, который определяется преподавателем.

Данные измерений занести в строки 1 и 2 таблицы 2.

После окончания изменений повернуть ручку потенциометра регулировки I₀ на лицевой панели ИОС в крайнее положение против часовой стрелки.

Таблица 2. Результаты исследования зависимости фототока от тока накачки лазерного диода.

9. По экспериментальным данным таблиц 1 и 2 построить следующие

графики зависимостей:

-ватт-амперную характеристику лазерного диода – зависимость Р_аб (мВт) от I₀ (мА). На характеристике отметить величину порогового тока I_п (мА), значение которого соответствует началу генерации;

-зависимость I_ф от I₀;

-с помощью первых двух графиков построить зависимость фототока I_ф от уровня оптической мощности Р_аб. Электическая схема фотоприемника линейна, поэтому значения фототока прямо пропорционально току фотодиода. Отметить линейность этой характеристики.

Лабораторная работа №2. «Измерение вольт-амперной характеристики фотодиода и уровня темпового тока».

Цель работы:

-измерение темнового тока фотодиода;

-измерение вольт-амперной характеристики фотодиода.