Лабораторные работы по оптоэлектронике Исследование основных параметров полупроводникового лазера Полупроводниковые детекторы оптического излучения Волоконно-оптический световод Электронно-дырочный переход Бульдозер

Порядок выполнения работы

 Ознакомиться с экспериментальной установкой.

  Включить питание линейки полупроводниковых лазеров 1.

 Съюстировать оптическую схему (линзу 2, матрицу 3, линзу 4 и линейку 5) так, чтобы:

а. - линейка лазеров 1 находилась в передней фокальной плоскости линзы 2;

б. - излучение лазеров проходило через центры элементов матрицы 3 и фокусировалось линзой 4 в плоскости фотодиодов линейки 5.

Измерить индикатрису излучения каждого из полупроводниковых лазеров (т.е. интенсивность излучения, формируемую каждым из полупроводниковых лазеров линейки 1 и цилиндрическими линзами 2 и 4 в плоскости фотодиодов 5), для чего

- вывести из схемы матрицу транспарантов 3 (W1)

 - поочередно перекрывая экраном пучок излучения двух из трех лазеров, пользуясь переключателем для фотодиодов и мультиметром, измерить (в относительных единицах) значения интенсивности I1к(j)A на каждом ФД. Измеренные значения занести в таблицу 1а.

Измерить распределение интенсивности каждого лазера в плоскости ФД в присутствии матрицы транспарантов 3 (W1), для чего

- установить матрицу транспарантов 3 в схему так, чтобы надпись «верх» была направлена в сторону лазеров

- поочередно перекрывая пучок излучения двух из трех лазеров, пользуясь переключателем для фотодиодов и мультиметром, измерить (в относительных единицах) значения интенсивности на каждом ФД (I1к(j)A*). Измеренные значения занести в таблицу 2а.

Измерить интенсивности излучения, соответствующие компонентам вектора В, для чего

 - завести в схему ВМУ излучение всех 3-х лазеров линейки 1

 - пользуясь переключателем для фотодиодов и мультиметром, измерить (в относительных единицах) значения интенсивности на каждом ФД (I1jb). Измеренные значения занести в таблицу 3а.

Провести измерения по п.п. 5-6 для других матриц (W2, W3),
для чего

- перевернуть матрицу транспарантов 3 (W1)

  А) на 1800 вокруг оптической оси относительно исходного положения

 Б) на 1800 вокруг вертикальной оси относительно исходного положения

- повторить пункты 5-6. Данные занести в таблицы 2б,в-3б,в аналогичные таблицам 2а-3а.

Обработка экспериментальных данных

Построить график индикатрисы излучения для каждого из лазеров линейки 1 по данным п. 4. раздела «Порядок выполнения работы» (пример построения см. на рис.2)

Определить элементы матриц W1 ,W2 W3 по формуле

  wkj → τkj = I1к(j)A*/ I1к(j)A . (6)

 Результаты занести в таблицы 4а,4б, 4в

Рассчитать для матриц W1, W2, W3 поправочные коэффициенты Кkj по формуле (1). Результаты занести в таблицы 5а,5б, 5в.

Рассчитать ожидаемые значения интенсивности излучения в плоскости ФД (I1jb)расчет для матриц W1 ,W2, W1 по формуле

 в1jрасчет → = I1к(j)A ·τkj . (7)

  Данные занести в таблицы 3а,3б,3в. Сравнить с измеренными по п.4. раздела «Порядок выполнения работы» значениями I1jb. Оценить погрешность измерения I1jb.

5. Определить скорректированные с учетом неравномерности индикатрисы излучения лазеров значения интенсивности I1jb*, соответствующие компонентам вектора В, для матриц W1 ,W2, W1

по формуле (2).

 Данные занести в таблицу 6а(б, в).

Сравнить величину компонентов в1j* (в1j*→ I1jb*) вектора В, вычисленного скорректированной схемой ВМУ (с учетом поправочных коэффициентов Кk(j)) со значениями в1j→ I1jb (которым соответствуют значения интенсивности I1jb), определенными в схеме ВМУ, не учитывающей неравномерность индикатрисы излучения п/п лазеров.

Таблица 1. Данные для посроения индикатрис излучения полупроводниковых лазеров (I1к(j)A(j)). 

 j 

I1к(j)A,отн.ед.

Рис.2.Пример построения индикатрис излучения лазеров.

Таблица 2а (б, в). Распределение интенсивности излучения лазеров за матрицей транспарантов.

 j 

I1к(j)A*,отн.ед.

Таблица 3а (б, в). Компоненты вектора В ( в1j→ I1jb).

 j 

I1jb,отн.ед.

(I1jb)расчет,отн.ед.


Табл.4а (б, в). Элементы матрицы W (wkj).

 j 

 к

Таблица 5а (б, в). Поправочные коэффициенты Кkj.

 j 

 к

Таблица 6а (б, в). Компоненты вектора В (в1j*→ I1jb*), вычисленные в скорректированной и нескорректированной схемах ВМУ.

 j 

I1jb*,отн.ед.

 I1jb,отн.ед.

Контрольные вопросы

1. В каких областях информатики используется операция умножения вектора на матрицу? Чем обусловлено ее широкое применение?

2. Раскройте формулу для произведения двух матриц. Размер матриц выберите самостоятельно.

3.  Как характер индикатрисы излучения используемых в схеме ВМУ лазеров влияет на результаты вычислений.

 Литература

Г.Корн, Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Лань, 2003.

В.Н. Васильев, А.В. Павлов, «Оптические технологии искусственного интеллекта», СПбГУ ИТМО, 2005.

П.А. Белов, В.Г. Беспалов, В.Н. Васильев, С.А. Козлов,
А.В. Павлов, К.Р. Симовский, Ю.А. Шполянский, «Оптические процессоры: достижения и новые идеи», Сб. «Проблемы когерентной и нелинейной оптики» под ред. И.П. Гурова и
С.А. Козлова, СПбГУ ИТМО, 2006.