42474

Дослідження джерел оптичного випромінювання

Лабораторная работа

Физика

Львів 2010 Мета роботи Дослідження оптоелектронного модуля МПД – 1 – 1Б та ознайомлення з основними характеристиками напів провідникових джерел оптичного випромінювання що використовуються у волоконнооптичних системах передачі інформації. LSER Light mplifiction by Stimulted Emission of Rdition підсилення світла за допомогою вимушеного випромінювання пристрій для генерування або підсилення монохроматичного світла створення вузького пучка світла здатного поширюватися на великі відстані без розсіювання і створювати винятково велику...

Украинкский

2013-10-29

275 KB

0 чел.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний університет “Львівська політехніка”

Кафедра “Телекомунікації”

Лабораторна робота № 4

Дослідження джерел оптичного випромінювання.

Виконав:

Янишин В. Б.

Прийняв:

Яремко О. М.

Львів 2010

Мета роботи

Дослідження оптоелектронного модуля МПД – 1 – 1Б, та ознайомлення з основними характеристиками напів провідникових джерел оптичного випромінювання, що використовуються у волоконно-оптичних системах передачі інформації.

Теоретичні відомості

Лазер (англ. LASER — Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, підсилення світла за допомогою вимушеного випромінювання)  пристрій для генерування або підсилення монохроматичного світла, створення вузького пучка світла, здатного поширюватися на великі відстані без розсіювання і створювати винятково велику густину потужності випромінювання при фокусуванні (108 Вт/см² для високоенергетичних лазерів).

Лазер працює за принципом, аналогічним принципові роботи мазера. Лазери використовуються для зв'язку (лазерний промінь може переносити набагато більше інформації, ніж радіохвилі), різання, пропалювання отворів, зварювання, спостереження за супутниками, медичних і біологічних досліджень і в хірургії.

Інша назва лазера - оптичний квантовий генератор.

Лазер – джерело когерентного, монохроматичного і вузькоспрямованого електромагнітного випромінювання оптичного діапазону, яке характеризується великою густиною енергії. Існують газові лазери, рідинні та на твердих тілах (діелектричних кристалах, склі, напівпровідниках). В лазері має місце перетворення різних видів енергії в енергію лазерного випромінювання. Головний елемент лазера – активне середовище, для утворення якого використовують: вплив світла, електричний розряд у газах, хімічні реакції, бомбардування електронним пучком та ін. методи «накачування». Активне середовище розташоване між дзеркалами, які утворюють оптичний резонатор. Існують лазери неперервної та імпульсної дії. Лазери отримали широке застосування в наукових дослідженнях (фізика, хімія, біологія, гірнича справа тощо), голографії і в техніці. Наприклад, у геодезії, маркшейдерії, у кінці ХХ ст. створено новий метод лазерної сепарації алмазів з потоку руди.

Будова лазера

Лазер - джерело світла. У порівнянні з іншими джерелами світла лазер має низку унікальних властивостей, пов'язаних з когерентністю і високою спрямованістю його випромінювання. Випромінювання "нелазерних" джерел світла не має цих особливостей.

”Серце лазера” - його активний елемент. В одних лазерів це кристалічний або склянний стрижень циліндричної форми. В інших - запаяна скляна трубка, всередині якої перебуває спеціально підібрана газова суміш. В третіх - кювета зі спеціальною рідиною. Відповідно розрізняють лазери твердотільні, газові й рідинні.

При нагріванні будь-яке тіло починає випромінювати тепло. Однак випромінювання теплового джерела поширюється в усіх напрямках , тобто заповнює тілесний кут 4π стерадіан. Формування спрямованого пучка від такого джерела, здійснюване за допомогою системи діафрагм або оптичних систем, що складаються з лінз і дзеркал, завжди супроводжується втратою енергії. Жодна оптична система не дозволяє одержати на поверхні освітлюваного об'єкта потужність випромінювання більшу, ніж у самім джерелі світла.

Робота лазера

Збуджений атом може мимовільно (спонтанно) перейти на один з нижчих рівнів енергії, випромінивши при цьому квант світла. Світлові хвилі, випромінювані нагрітими тілами, формуються саме в результаті таких спонтанних переходів атомів і молекул. Спонтанне випромінювання різних атомів некогерентне. Однак, крім спонтанного випромінювання, існують випромінювальні акти ін. роду. Щоб створити лазер або оптичний квантовий генератор – джерело когерентного світла необхідно:

  1.  робоча речовина з інверсною заселеністю. Тільки тоді можна одержати підсилення світла за рахунок вимушених переходів.
  2.  робочу речовину слід помістити між дзеркалами, які здійснюють зворотний зв'язок.
  3.  посилення дає робоча речовина, а отже, число збуджених атомів або молекул у робочій речовині повинне бути більше від певного порогового значення, що залежить від коефіцієнта відбиття напівпрозорого дзеркала.

Види лазерів

Рубіновий лазер працює в імпульсному режимі. Існують також лазери неперервної дії. У газових лазерах цього типу робочою речовиною є газ. Атоми робочої речовини збуджуються електричним розрядом. Застосовуються й напівпровідникові лазери безперервної дії. Вони створені вперше в нашій країні. У них енергія для випромінювання запозичиться від електричного струму. Створені дуже потужні газодинамічні лазери неперервної дії на сотні кіловатів. У цих лазерах «перенаселеність» верхніх енергетичних рівнів створюється при розширенні й адіабатному охолодженні надзвукових газових потоків.

Застосування лазерів

Великі можливості відкриваються перед лазерною технікою в біології й медицині. Лазерний промінь застосовується не тільки в хірургії (наприклад, при операціях на сітківці ока) як скальпель, але й у терапії. Інтенсивно розвиваються методи лазерної локації й зв'язку. Локація Місяця за допомогою рубінових лазерів і спеціальних кутових відбивачів, доставлених на Місяць, дозволила збільшити точність виміру відстаней Земля - Місяць до декількох см. Отримано обнадійливі результати в спрямованому стимулюванні хімічних реакцій. За допомогою лазерів можна вибірково збуджувати одне із власних коливань молекули. Виявилося, що при цьому молекули здатні вступати в реакції, які не можна або важко стимулювати звичайним нагріванням.За допомогою лазерної техніки інтенсивно розробляються оптичні методи обробки передачі й зберігання інформації, методи голографічного запису інформації, кольорове проекційне телебачення.

Мáзер (англ. maser - microwave amplification by stimulated emission of radiation - посилення мікрохвиль за допомогою вимушеного випромінювання) — квантовий генератор, який випромінює когерентні радіохвилі у міліметровому діапазоні (довжина хвилі порядку сантиметра).

Мазер – прилад, за допомогою якого ґенерують (одержують) або підсилюють радіохвилі високої частоти. Мазер – загальна назва квантового підсилювача і квантового генератора надвисоких частот (НВЧ). Принцип дії мазера подібний до принципу дії лазерів: здійснення одночасного стимульованого випромінювання попередньо збуджених атомів, які кількісно переважають число таких же, але незбуджених (поглинаючих) атомів (при інверсійній заселеності атомних енергетичних рівнів).

Висновок:

На цій лабораторній роботі я досліджував оптоелектроний модуль МПД – 1 – 1Б, та ознайомився з основними характеристиками напів провідникових джерел оптичного випромінювання, що використовуються у волоконно-оптичних системах передачі інформації.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68944. Статичні функції-члени 28 KB
  Функції-члени також можуть бути статичними, але на них розповсюджується декілька обмежень. Вони мають прямий доступ тільки до інших статичних членів класу. (Зрозуміло, глобальні функції і дані також доступні статичним функціям-членам.) Статична функція-член не має покажчика this.
68945. Передача об’єктів функціям. Повернення об’єктів 37.5 KB
  Об’єкти можна передавати функціям, як звичайні змінні. Для цього застосовується звичайний механізм передачі параметрів по значенню. Не дивлячись на зовнішню простоту, цей процес може привести до несподіваних наслідків, що стосуються конструкторів і деструкцій.
68946. Покажчик this 29 KB
  При виклику функції-члена їй неявно передається покажчик на зухвалий об’єкт. Цей покажчик називається this. Розглянемо програму, в якій описаний клас pwr, призначений для обчислення ступеня деякого числа.
68947. Вказівники на члени класу 32 KB
  Вказівник такого вигляду називається вказівником на член класу. Цей незвичайний вказівник задає зсув усередині об’єкту відповідного класу. Оскільки вказівники на члени класу не є вказівниками в звичайному сенсі слова до них не можна застосовувати операторів.
68948. Перевантаження операторів 40 KB
  Перевантаження скорочених операторів присвоєння Обмеження на перевантаження операторів З перевантаженням функцій тісно пов’язаний механізм перевантаження операторів. У мові C можна перенавантажувати більшість операторів набудувавши їх на конкретний клас.
68949. Перевантаження операторів new і delete 53.5 KB
  У мові C++ можна перенавантажувати операторів new і delete. Це доводиться робити, якщо виникає необхідність створити особливий механізм розподілу пам’яті. Наприклад, можна зажадати, щоб процедура розподілу пам’яті використовувала жорсткий диск як віртуальну пам’ять, якщо купа вичерпана.
68950. Перевантаження операторів [], () 49.5 KB
  Ці оператори також можна перенавантажувати, що породжує масу цікавих можливостей. На перевантаження цих операторів розповсюджується одне загальне обмеження: вони повинні бути нестатичними функціями-членами. Дружні функції застосовувати не можна.
68951. Деформация кристалла 142 KB
  Деформа́ция (от лат. deformatio — «искажение») — изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов.
68952. Наслідування. Доступ до членів класу 31.5 KB
  Наслідування — один з наріжних каменів обєктно-орієнтованого програмування, оскільки воно дозволяє створювати ієрархічні класифікації Використовуючи Наслідування, можна створювати загальні класи, що визначають властивості, характерні для всієї сукупності споріднених класів.