Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Zdroje záření  tepelný zdroj  výbojky  elektroluminiscenční diody  lasery.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Zdroje záření  tepelný zdroj  výbojky  elektroluminiscenční diody  lasery."— Transkript prezentace:

1 Zdroje záření  tepelný zdroj  výbojky  elektroluminiscenční diody  lasery

2 Parametry zdrojů záření

3 Tepelný zdroj  definované spektrum  spektrální normál – zdroj typu A  ze spektra lze určit teplotu tohoto zdroje

4 Výbojky  Nízkotlaké – stabilní čárové spektrum ( lze využít pro nastavení spektrálních přístrojů)  Vysokotlaké – spojité spektrum zasahující do UV oblasti

5 Spektra nízkotlakých výbojek

6 Středotlaká výbojka Středotlaká výbojka  Rozšiřování a splývání spektrálních čar diskrétní složky spektra při zvyšování tlaku  Spojité spektrum plasmatu ( P k ) překrývá stále více diskrétní složku spektra (P d )

7 Spektrum vysokotlaké xenonové výbojky – diskrétní charakter spektra zcela zaniká

8 Elektroluminiscenční diody  Selektivní zdroje záření pro oblast vlnových délek 0.4  m až 40  m  Snadná amplitudová modulace  Modifikací lze dosáhnout dobrých dynamických vlastností ( cca 0.5ns)  lze použít jako selektivní detektor (spektrální charakteristika se posune cca o 10nm ke kratším vlnovým délkám)

9 Zářivé přechody v polovodiči  1a – přímý přechod  1b – přes fonon  2a – donor/W v  2b – donor/akceptor  2c – akceptor/W c  T – rekombinace, vázaný exciton vázaný exciton

10 Nezářivé rekombinační procesy  1 – tepelná ionisace dopantu  2 – fononová interakce  3 – nezářivá rekombinace na rekombinačním centru  4 – Augerova rekombinace

11 Zvýšení učinnosti zářivé rekombinace v nepřímém polovodiči dotací dusíkem – dusík vytváří excitonová centra

12 Polovodiče pro LED a LD

13 PN přechod v režimu injekce zářivá rekombinace na PN přechodu  koncentrace elektronů a děr  profil indexu lomu  hustota fotonů ve struktuře

14 struktury LED  dioda vyzařující z hrany  čelně vyzařující struktury

15 modifikace směrovosti

16 Závislost spektra LED na teplotě

17 Závislost spektra LED na injekčním proudu

18 Náhradní odvod LED pro řešení dynamických vlastností  Dynamické vlastnosti ovlivňuje především difúzní kapacita C d přechodu, prezentovaná nadbytečným nábojem injektovaným do oblasti přechodu.  C d – lze významně snížit zvýšením rychlosti zářivé rekombinace (zvýšením hustoty nábojů – zvětšením injekčního proudu a také i zvětšením podílu nezářivé rekombinace – zvýšení dotace oblasti PN přechodu )

19  Zlepšení dynamických vlastností LED zvýšením hustoty náboje – zvětšením proudové hustoty  Zlepšení dynamických vlastností LED zvýšením dotace p o (cm -3 ) rekombinační oblasti a zmenšením její tloušťky d r

20 Laser Oscilátor  aktivní prostředí = selektivní zesilovač  rezonátor = selektivní zpětná vazba - určuje vlnovou délku generovaného záření Zesilovač  aktivní prostředí = selektivní zesilovač  potlačení zpětné vazby – směrový člen  potlačení složky spontánní emise (široké spektrum=šum) selektivním filtrem pro úzkopásmový zesilovaný signál.

21 Stabilita vlnové délky záření Aktivní prostředí  Velké zesílení = široká spektální čára = vlnová délka záření dána rezonátorem  Úzká spektrální čára = prostředí není aktivní – nezesiluje, vlnová délka záření je však určena vysoce stabilním kvantovým přechodem nikoliv rezonátorem → vysoce stabilní kmitočtové normály

22 Lasery  Zdroje koherentního záření ( 10nm -Roentgenovské lasery až 1cm - lasery s volnými elektrony)  amplitudová (pulzní i analogová), frekvenční i fázová modulace.  realizace vysoce stabilních kmitočtových normálů.  úprava na zesilovač

23 druhy laserů laserrozsahpoznámka s volnými elektrony 200nm až 1cm rozsah, přeladitelnost, monstrum, ne kvantový ne kvantový iontový UV od 300nm nízká životnost, viditelná oblast s kovovými parami dttodtto neutrální atomy 0,4  m až 3  m dobrá stabilita vln. délky molekulové 100nm (excimer, N 2 ) až 100  m téměř libovolná vln. délka barvivové od UV laditelné lasery, problém – životnost náhrada diel. lasery dielektrické od cca 0,4  m, možnost násobení na nelin. opt. prostředí, zesilovače některé ionty umožňují širokou přeladitelnost – Ti 3+ polovodičové injekční 0,4  m až 40  m přímo modulovatelné lasery /22GHz/ modulace amplitudy, opt. kmitočtu a fáze, laditelné lasery, opt. paměti polovodičové elektron. svazek UV oblast nelze-li realizovat PN nebo MS přechod

24 Laser s volnými elektrony

25 Dusíkový laser

26 Injekční lasery pravděpodobnost procesu stimulované emise W stim =Bρσ  σ - hustota nosičů náboje schopných zářivé rekombinace zářivé rekombinace  ρ – hustota fotonů  B – konstanta pro polovodič

27 Aktivní oblast  Objemový polovodič  MQW multi quantum well  SQW single quantum well strukturavýhodynevýhody objemovácena Vyšší prahový proud, nižší účinnost SQW nižší prahový proud kratší vlnové délky dražší technologie, nižší součin σρ než u MQW MQW ještě nižší prahový proud kratší vlnové délky cena

28 Injekční lasery

29 Poškození zrcadla rezonátoru absorbovaným výkonem

30 Vymezení šířky aktivní oblasti

31

32 rezonátor  Fabry – Perot – štěpné plochy monokrystalu  DBR – distribuované Braggovo zrcadlo  DFB – distribuovaná zpětná vazba

33 Vlastnosti injekčních laserů  Modová struktura podélné, transverzální a laterální mody  Šířka spektrální čáry  Vyzařovací charakteristika  Možnosti modulace - amplituda, kmitočet, fáze

34 šířka spektrálníčáry laseru šířka spektrálníčáry laseru  Šířka spektrální čáry závisí na vlastnostech rezonátoru (Δν r je šířka spektrální čáry rezonátoru) a výkonu v módu P m :

35 Amplitudová modulace  pulzní  analogová

36 Kmitočtová a fázová modulace v DBR laseru se třemi sekcemi

37 Laditelný DFB laser

38

39 Šířka spektrální čáry

40

41 Dielektrické lasery V dielektrických laserech je aktivní prostředí tvořeno aktivními ionty rozptýlenými v krystalové matrici nebo v tuhém roztoku, ionty musí být navzájem odstíněny – izolovány V dielektrických laserech je aktivní prostředí tvořeno aktivními ionty rozptýlenými v krystalové matrici nebo v tuhém roztoku, ionty musí být navzájem odstíněny – izolovány Aktivní prostředí může být ve tvaru tyče, vláknového nebo kanálkového vlnovodu. Aktivní prostředí může být ve tvaru tyče, vláknového nebo kanálkového vlnovodu.

42 Dielektrický laser

43 A – aktivátor K – koaktivátor ZC – zhášecí centrum BC – barevné centrum

44 Tříhladinový systém

45 Čtyřhladinový systém

46 Aktivní ionty v oxidové matrici

47 Aktivní ionty ve fluoridové matrici

48 Stabilizace externím rezonátorem

49

50 Stabilizace na absorpční spektrum jódu

51


Stáhnout ppt "Zdroje záření  tepelný zdroj  výbojky  elektroluminiscenční diody  lasery."

Podobné prezentace


Reklamy Google