Автореферат (1104694), страница 3
Текст из файла (страница 3)
1.Полуширины спектров около 100 нм для СЛД данного спектральногодиапазона являются рекордными.использованной РО ДГС.oLaC (мкм)40050025600700400500156007000,750,50210,250,00750800850900Длина волны (нм)а950Рис. 8 Спектры излучениямаксимальной ширины(La=400 мкм (1) и La=700 мкм (2)).Рис. 7 Зонная диаграммаT1,00ISLDJPFSPSMλ∆λSFLc(мА)175230280350156297250306(кА/см2)10,911,511,712,59,41010,410,7(мВт)11,42,541,123,35,4(мВт)0,30,511,60,30,71,32,2(нм)830832834836829831833835(нм)102999492101989492(%)2027344021283542(мкм)6,877,47,66,877,47,6Табл.1 Характеристики СЛД с активным слоем состава In0.04Ga0.96As сразличными La при выровненных спектральных максимумах (ISLD, J – ток иплотность тока инжекции, PFS и PSM - выходная мощность в открытоепространство и через ОВС, SF – глубина спектрального провала, Lc – длинакогерентности излучения).Уровень непрерывной выходной мощности порядка единиц милливаттдостаточен для ряда метрологических применений и для некоторых системОКТ.
Предварительные ресурсные испытания исследованных СЛД11позволяют оценить их срок службы (около 500 ч). Такой срок приемлемтолько для приборов, предназначенных для лабораторных исследований.Сама по себе плотность рабочего тока инжекции 104А/см2 не являетсязапредельной для СЛД. Мы не сомневаемся в том, что улучшениеэлектрофизическиххарактеристикСЛДнаосноведаннойнаногетероструктуры позволит повысить их выходную мощность иобеспечить приемлемую надежность.Раздел 1.4 посвящён исследованию и разработке сверхмощныхпространственно одномодовых СЛД различных диапазонов длин волн.
Дляэтих целей на установках МОС-гидридной эпитаксии были специальновыращены полупроводниковые наногетероструктуры с квантоворазмернымиактивными слоями и раздельным ограничением. Их основные структурные испектральные параметры в рабочих режимах, соответствующих непрерывнойвыходной мощности 100 мВт, представлены в Табл. 2. Порог КОД,связанный, как правило, с разрушением торцевых граней, у СЛД типов I-IIIсоставлял 200-220 мВт.
У образцов типа IV КОД не наблюдалась: с ростомтока инжекции происходило тепловое насыщение выходной мощности.Типичные Вт-А характеристики исследованных СЛД приведены на Рис. 9, аих типичные спектры излучения на Рис. 10.ТипСЛДСостав итолщинаактивногослоя, нмIGaAs3.5IIGaAs9.0IIIIn0.2Ga0.8As6.0IVСостав итолщинаволноводногослоя, мкмAlxGa1-xAsх=0.25…0.5;0.3ISLD(мА)λm(нм)∆λ(нм)Ripple(%)ПорогКОД(мВт/мА)300795162-3200/700Al0.3Ga0.7As0.25360840253-4220/700AlxGa1-xAsх=0…0.5;0.4370960504-6220/8004251060405-7Перегревбез КОДIn0.35Ga0.65As Al0.25Ga0.75As2x7.00.5Табл. 2 Основные структурные параметры и типичные техническиехарактеристики исследованных СЛД при PFS = 100 мВт и 25 ОС(Ripple - глубина остаточной модуляции спектра модами Фабри-Перо).Главным достижением данного исследования является реализациядостаточно высокой надежности разработанных приборов в указанныхрабочих режимах.
Были проведены предварительные ресурсные испытаниячетырёх типов СЛД при токе инжекции 400 мА. Для медианного срока12120III III100IV8060402000100200300400Ток накачки (мА)500Рис. 9 Типичные Вт-А характеристикиисследованных СЛД.Интенсивность (отн. ед.)Выходная мощность (мВт)службы (MTTF) были получены оценки около 15000 часов для трёх типовСЛД.
СЛД первого типа в настоящее время проходят аналогичныеиспытания.1,00IIIIIIIV0,750,500,250,008009001000Длина волны (нм)1100Рис. 10. Типичные спектрыизлучения исследованных СЛД привыходной мощности 100 мВт.В результате проведенных исследований были разработанысветоизлучающие модули в стандартных корпусах TOW и TO-9. В приборах1-го типа (TOW) кроме СЛД размещены термоэлектрическиймикроохладитель, термистор и фотодиод-монитор, что позволяетиспользовать стандартные электронные контроллеры, обеспечивающиетермостабилизацию и автоматический контроль выходной мощности (АКМ).При температуре окружающей среды до 55 ºС эти модули могут обеспечитьвыходные характеристики СЛД, представленные выше. Модули 2-го типа(TO-9) содержат только СЛД и фотодиод-монитор. При использованиивнешнейсистемытермостабилизациионитакжеобеспечиваютвышеуказанные выходные характеристики.
Если же они эксплуатируютсябудучи просто смонтированными на достаточно массивном радиаторе, товыходные оптические характеристики изменяются с изменениемтемпературы окружающей среды. С ростом температуры выходная мощностьпадает, а центральная длина волны и ширина спектра растут.ВГлаве2«Новыекомбинированныеисточникисверхширокополосного излучения «ближайшего» ИК-диапазона спектрана основе разработанных СЛД» описана разработка двух новыхкомбинированных источников излучения. Во Введении кратко описаныпринципы создания таких источников света и их преимущества [8].В Разделе 2.1 описаны несколько типов комбинированных источниковсвета с колоколообразной формой спектра.
Как известно, суперпозиция 2-хсмещенных спектров гауссовой формы, близких по полуширине, позволяетпри определенных условиях получить спектр колоколообразной формы,полуширина которого близка к сумме полуширин слагаемых спектров.Форма такого спектра слабо отличается от гауссовой, а «пьедестал» АКФпрактически отсутствует. Именно такой подход был использован при13исследовании прототипов новых двухканальных комбинированныхисточников света на основе описанных в разделе 1.2 СЛД-модулей с выводомизлучения через ОВС. Для объединения выходных ОВС применялисьсерийные разветвители сплавного типа с коэффициентами деления 50:50 или40:60 для соответствующих центральных длин волн.
Формойрезультирующего спектра можно в широких пределах управлять, изменяятокиинжекции и рабочие температуры СЛД, а также используяОВС - разветвители с различными зависимостями коэффициента деления отдлины волны. В рассматриваемом случае ставилась задача получения«чистой» АКФ при максимальной достижимой ширине спектра иPSM > 5,0 мВт. В Табл.
3 приведены основные технические характеристикиреализованных прототипов. Указанные комбинации параметров приколоколообразной форме спектра реализованы впервые. Среди серийновыпускаемых приборов серии BroadLighter наибольшей популярностьюпользуется модель D-840-НР с полушириной спектра около 100 нм. НаРис. 11 представлены спектры излучения и АКФ этого прибора и новоймодели. Есть все основания полагать, что для ОКТ-систем новый приборокажется предпочтительным.1,000,750,500,250,00780 800 820 840 860 880 900 920 940Длина волны (нм)а.Центральные пики АКФ (отн.
ед.)La (мкм) PSM(мВт) λm(нм) ∆λ(нм) LC(мкм)9003.0830709.8I + II11008.08306510.5I + III7001.08301006.911007.0860809.2II + IV1300208607010.5Табл. 3Основные характеристики комбинированных источниковсвета с колоколообразной формой спектра на основе разработанных СЛД.Интенсивность (отн. ед.)Типы СЛД1,000,750,500,250,00-60-40 -200204060Оптическая разность хода (мкм)б.Рис. 11Спектры выходного излучения (а) и центральные пикиАКФ (б) серийного источника модели BroadLighter D-840 (пунктир) и новоймодели (предварительно – D-860-G).Второй комбинированный источник описан в Разделе 2.2. В первомканале использовался усовершенствованный СЛД-модуль серии SLD-351-MP14с центральной длиной волны 820 нм, а во втором канале модуль серииSLD-471-MP с центральной длиной волны 920 нм.
Широкополосностьспектров использованных СЛД позволила получить спектр шириной около200 нм при неоднородностях примерно 2 дБ (Рис. 12а). Столь широкаяполоса и короткая медианная длина волны вкупе с достаточно низкойстепенью неоднородности спектра позволили получить приемлемую АКФ сшириной центрального пика 3,6 мкм (Рис. 12б).1,000,750,500,250,00750800850 900 950 1000 1050Длина волны (нм)а.Центральный пик АКФ (отн. ед.)Интенсивность (отн. ед.)Благодаря небольшой выходной мощности (малому оптическомуусилению) использованных СЛД прибор получился практически невосприимчивым к оптической обратной связи. И если в большинствекомбинированных источников излучения серии BroadLighter обязательнотребуется наличие выходного оптического изолятора, то в новойразработанной модели такой необходимости нет, следовательно приборстановится меньше, легче и дешевле.
Было продемонстрировано, что спектри центральный пик АКФ практически не меняются при наличииположительной обратной связи в −14 дБ (4%), соответствующей прямомусколу на торце выходного оптического волокна. Выходная мощность же приэтом уменьшается тоже незначительно - всего на 3-4%. Также проведеныиспытания не только с прямым сколом, но и с зеркалом на торце выходноговолокна. Этот эксперимент показал, что рассматриваемый источник светапрактически невосприимчив даже к 15% оптической обратной связи.
Малаямощность хоть и позволяет практически игнорировать возможнуюоптическую обратную связь, но при этом может негативно сказаться наотносительной мощности шума (RIN). Измерения же этой величиныпоказали, что новый прибор имеет RIN на уровне -140 дБ/Гц.1,000,750,500,250,00-60-40 -200204060Оптическая разность хода (мкм)б.Рис. 12 Спектр выходного излучения (а) и центральный пик АКФ (б) новоймодели комбинированного источника излучения BroadLighter D-880-MP.Прибор может быть реализован в двух модификациях: в традиционноймодификации с питанием от сети переменного тока напряжением 110 В или220 В и в миниатюрной модификации с питанием от источника постоянногонапряжения +5 В.
В обоих вариантах включение прибора можетосуществляться вручную или дистанционно через интерфейс RS-232. Впоследнем случае ведётся также контроль рабочих режимов СЛД-модулей.15В Главе 3 «Широкополосный ПОУ-модуль с центральной длинойволны 1060 нм и быстроперестраиваемый лазер на его основе» описанновый ПОУ бегущей волны c центральной длиной волны 1060 нм ирадикально улучшенный на его основе быстроперестраиваемый лазер.ВРазделе3.1представленырезультатыисследованийполупроводникового оптического усилителя спектрального диапазона1010 - 1110 нм на основе ДКРС в системе (InGa)As.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
