Лабораторная работа №2




Скачать 51.48 Kb.
НазваниеЛабораторная работа №2
Дата конвертации23.02.2016
Размер51.48 Kb.
ТипЛабораторная работа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Исследование диаграммы направленности излучения светодиодов и числовой апертуры волоконных световодов


  1. Цель работы

Исследование пространственного распределения излучения светодиодов, полупроводниковых лазеров и волоконных световодов. Определение некоторых характеристик световодов по диаграмме направленности излучения.


  1. Особенности пространственного распределения излучения различных источников

В настоящее время в качестве источников света используют: лампы накаливания, газоразрядные лампы, газовые и твердотельные лазеры, полупроводниковые светодиоды и лазеры. Каждый из них имеет характерное угловое распределение излучения. Лампы накаливания и газоразрядные имеют разнонаправленное диффузное излучение. Светодиоды имеют направленное излучение с большой угловой расходимостью. Полупроводниковые лазеры имеют излучение с разной расходимостью по двум осям координат ортогональных к направлению излучения. Газовые лазеры обладают излучением с очень малой расходимостью (рис.1).

Вид источника, характер излучения и его пространственное распределение определяют возможность использования излучения в оптических системах. Так, например, лампы накаливания имеют непрерывное спектральное распределение, соответствующее излучению "черного тела" при температуре равной температуре спирали (≈2700К). Газоразрядные лампы имеют линейчатый спектр излучения. Их излучение является также диффузным, т.е. рассеивается в разные стороны под разными углами. Это затрудняет фокусировку излучения и использование его в спектроанализаторах.



Рис.1. Пространственное распределение излучения лампы (а), светодиода (б), полупроводникового лазера (в), твердотельного или газового лазера (г)

Светодиоды излучают в сравнительно узком спектральном диапазоне 30-50 нм с ярко выраженным цветом (синий, зеленый, желтый, оранжевый, красный). Лазеры имеют когерентное излучение с очень узким спектром излучения (3…5 нм). Существуют так называемые одночастотные лазеры с очень узкой спектральной полосой ≈100 кГц.

Лампы и светодиоды имеют диффузный характер излучения с излучающей поверхности. Это приводит к тому, что оптическая система не позволяет собрать излучение в пятно менее размера излучающей площади.

Излучение лазера обладает пространственной когерентностью (точки поверхности фронта излучения в каждый момент времени находятся на равном удалении от точек поверхности предшествующего момента). Благодаря этому лазерное излучение может быть сфокусировано в пятно соизмеримое с длинной волны излучения.

Количественной характеристикой пространственного распределения излучения от источника является диаграмма направленности излучения (рис. 2), т.е. распределение энергии относительно оси излучения. Обычно у светодиодов излучение имеет вид конуса с круглым сечением. Диаграмму направленности излучения, или распределение энергии относительно оси светодиода, можно измерить фотоприемником. Параметром, характеризующим расходимость излучения, является ширина диаграммы направленности или угол расходимости . Определяется он как угол между касательными к точкам диаграммы соответствующим 1/2 Pmax (рис. 2.).




Рис. 2. Распределение энергии излучения световода относительно оси излучения

Излучение, выходящее из любой оптической системы или из волоконного световода также характеризуются расходимостью (или сходимостью) и характеризуют некоторые свойства оптической системы.

Излучение, выходящее из волоконного световода, имеет диаграмму направленности, показанную на рис. 2. Важнейшим параметром волоконного световода (оптического волокна) является числовая апертура (NA), определяемая как NA=sin. С другой стороны, известно, что NA= , где nс и nоб - показатели преломления сердцевины и оболочки. Используя алгебраические преобразования, найдем: NA=

или ,

где - разница показателей преломления сердцевины и оболочки световода.

Величина NA является важным параметром световода, определяющим допустимые углы ввода излучения в световод.

Величины  и NA - характеризуют также устойчивость световода к внешним механическим воздействиям.



  1. Описание стенда

Схема стенда представлена на рис. 3.




Рис. 3. Схема стенда для измерения диаграммы направленности и апертуры световода

Схема включает: источник питания ИП, блокировочный резистор R1, регулятор тока R2, светодиод VD1, микролинзу МЛ, оптическое волокно ОВ, штекер с выходным концом волокна Ш, устройство углового измерения УИ, фотодиод VD2, миллиамперметр мА.


Измеренные значения оптического излучения Pотн., падающего на фотоприемник в зависимости от его углового положения θ

θ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

I, мкА

46

35

31

22

14,5

7,5

5

4

3

2,5

2

1,5

1,5

1,4

1,3




θ

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

-8

-9

-10

-11

-12

-13

-14

I, мкА

40

29

22,5

13,5

10

6

4,5

3,5

3

2

1,8

1,7

1,5

1


Imax=46


Относительные значения мощности оптического излучения Ротн, падающего на фотоприемник от его углового положения θ (Ротн=I/Imax)

θ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Pотн

0,76

0,67

0,48

0,32

0,16

0,11

0,09

0,07

0,05

0,04

0,03

0,03




θ

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

-8

-9

-10

-11

-12

Pотн

0,87

0,63

0,49

0,29

0,22

0,13

0,1

0,08

0,07

0,04

0,04

0,04



θтелесн = 35о


NA = sinθ = 0,57


n0 = 1,46


Δn = NA2 / 2n0 = 0,11

Похожие:

Лабораторная работа №2 iconЛабораторная работа.
Анимация во Flash mx. Работа с TimeLine. Работа с кадрами. Работа со слоями. Пошаговая анимация
Лабораторная работа №2 iconЛабораторная работа: распознавание хлопчатобумажных и льняных тканей по внешнему виду оборудование и наглядные пособия: Информационный блок «Свойства хлопчатобумажных и льняных тканей»
Лабораторная работа: распознавание хлопчатобумажных и льняных тканей по внешнему виду
Лабораторная работа №2 iconЛабораторная Работа №1 Отчет:"сервер"
Суммарная информация ]
Лабораторная работа №2 iconЛабораторная работа №24
Экспериментально определить кривую намагничивания конструкционного ферромагнитного материала
Лабораторная работа №2 iconЛабораторная работа №22-к
Дайте определение потенциала электрического поля, разности потенциалов, Единицы их измерения
Лабораторная работа №2 iconМетодические указания и лабораторная работа по дисциплине «Методы анализа и контроля материалов кхп»
Цель работы
Лабораторная работа №2 iconЛабораторная работа №2 «Исследование диодных схем»
Освоить расчет основных параметров диодов, характеризующих их как нелинейные элементы
Лабораторная работа №2 iconЛабораторная работа №330
Содержание работы – определение ширины запрещенной зоны полупроводника из измерений спектральных характеристик фотопроводимости
Лабораторная работа №2 iconЛабораторная работа №2: Приготовление растворов заданной концентрации
Оборудование и реактивы: мерная колба, бюретка, груша, концентрированная соляная кислота
Лабораторная работа №2 iconЛабораторная работа №29 определение
Удельной теплоемкостью называется количество тепловой энергии, необходимое для нагревания единицы массы вещества на 1К
Разместите кнопку на своём сайте:
kaz.docdat.com


База данных защищена авторским правом ©kaz.docdat.com 2013
обратиться к администрации
kaz.docdat.com
Главная страница