Рассмотрим основные характеристики лазеров.

Лазерное излучение возникает при пороговой плотности тока, которая зависит от температуры. Для лазера из пороговая плотность тока ~ при и ~ при 77 К. Следовательно, для уменьшения пороговой плотности тока необходимо глубокое охлаждение инжекционного лазера.

Инжекционные лазеры с использованием гетеропереходов имеют значительно меньшие пороговые плотности токов и могут работать при комнатной температуре в непрерывном режиме. Гетеропереход – это переход между двумя различными полупроводниками, имеющими различную ширину запрещенной зоны. Изучены гетеропереходы: , , , ,[18].

Спектральная характеристика лазера, представляет собой зависимость интенсивности излучения от длины волн.

При токах меньших порогового возникает некогерентное излучение в основном из-за самопроизвольной рекомбинации, т.е. лазер работает как светодиод. При токах больших порогового значения устройство работает как инжекционный лазер, излучение становится когерентным, строго направленным, узкодиапазонным и более интенсивным.

Рис.6.18. Спектральная характеристика ИК лазера - кривая (2)при токе выше порогового значения; излучение в режиме диода – кривая (1) при токе ниже порогового значения

Структурная схема фотоприёмника представлена на рис.6.20. Приёмная антенна осуществляет обратное преобразование лучей света: падающий на входную апертуру широкий световой пучок фокусируется в пучок малого диаметра.

Рис.6.19. Яркостная характеристика лазера на основе GaAs при различных температурах

Геометрия лучей аналогична в первом и втором случаях, только направления стрелок необходимо поменять на обратные и углы θ_вх→ θ_вых. Система, изображённая на рисунке 5, называется телескопической системой Галилея.

Рис.6.20. 1 – приёмная антенна; 2 – фотодетектор; 3 – усилитель; 4 – обрабатывающее устройство; 5 – выходной сигнал

Для приёма оптического сигнала и его детектирования применяются в основном два метода, схемы которых приведены ниже:

а) метод прямого фотодетектирования (энергетический)

реализуется по схеме, изображенной на рис.6.21, в которой детектируется прямой сигнал, приходящий от источника через оптическую антенну на фотодетектор.

Рис.6.21. 1 – источник информации; 2 – фотоприёмник; 3 – усилитель фотоприёмника

б) метод гетеродинного приёма по реализуется по схеме, приведенной рис.6.22.

В этой схеме дополнительно введены источник гетеродинного излучения (4) и два зеркала.

Для реализации метода оптического гетеродинирования необходимо смешивать в плоскости фотодетектора две волны - сигнальную и волну дополнительного лазера, играющего роль гетеродина.

Рис.6.22. 1- источник информации, 2 – фотоприемник, 3 –усилитель фотоприемника, 4 - гетеродинный источник

На входе оптического приёмника размещается линзовая фокусирующая система, которая и является оптической приёмной антенной. Схемы таких антенн приведены ниже:

Рис.6.23. Зеркальная фокусирующая антенна;. 1 – зеркало, 2 – узкополосный фильтр, 3 – фотодетектор

Рис.6.24. Линзовая фокусирующая антенна; 1 – объектив (собирающая линза), 2 – узкополосный фильтр, 3 – фотодетектор

Рис.6.25. Телескопическая антенна; 1 – телескоп, 2 – узкополосный фильтр, 3 – фокусирующая линза, 4 – фотодетектор

Рис.6.26. Телескопическая антенна. 1 – объектив, 2 – диафрагма, 3 – окуляр, 4 – узкополосный фильтр, 5 – фокусирующая линза, 6 – фотодетектор; D_вх – диаметр входной линзы, d_вх – диаметр

отверстия диафрагмы.

Сигнал фотодетектора необходимо усилить и демодулировать, для чего служат усилитель и демодулятор. Все три блока объединяют в одно устройство – приёмный модуль (аналогично передающему модулю).

Дата добавления: 2015-07-11