Egzamin optoelektronika - zestaw N

OPTOELEKTRONIKA – ZESTAW N
Opracowanie (versia 2.0)
11. W jakich półprzewodnikach są warunki dla rekombinacji promienistej nośników?
Rekombinacja promienista jest to zjawisko emisji nadwyżki energi w postacji fotonu.
Zachodzi w półprzewodnikach w których istnieje pusty stan dozwolony na niższym poziomie energetycznym oraz
prawdopodobnieństwo takiego przejścia musi być
większe od zera. Musi występować silna emisja w
przerwie energetycznej. Większość półprzewodników
typu III-V i II-VI. Szerokość lini
Dodatek co to jest rekombinacja promienista:
Zjawisko to zachodzi w półprzewodnikach wówczas, gdy
elektrony przechodząc z wyższego poziomu
energetycznego na niższy zachowują swój pęd. Jest to
tzw. przejście proste. Podczas tego przejścia energia
elektronu zostaje zamieniona na kwant promieniowania
elektromagnetycznego. Przejścia tego rodzaju dominują
w półprzewodnikach z prostym układem pasowym, w
którym minimum pasma przewodnictwa i wierzchołkowi
pasma walencyjnego odpowiada ta sama wartość pędu.
(polaryzacja w kierunku zaporowym – biegun dodatni przyłożony do n)
12. Kiedy dioda LED stanie się laserem?
Dioda LED odpowiednio domieszkowana i oszlifowana z powierzchniami
czołowymi pokrytymi refleksyjną warstwą półprzepuszczalną może
generować światło laserowe. W celu osiągnięcia akcji laserowej przez
diodę luminescencyjną musi płynąć odpowiednio duży prąd, prąd progowy.
Również konieczne jest zastosowanie rezonatora optycznego który będzie
wypromieniowane fotony scalał w jedną spójną wiązkę (zwaną promieniem
laserowym). Aby stworzyć taki rezonator optyczny należy ukształtować
możliwie płaskie złącze diody, a z obu jego przeciwległych stron umieścić
prostopadle do płaszczyzny złącza, równoległe względem siebie
powierzchnie odbijające. Jedno ze zwierciadeł musi być częściowo
przepuszczalne (promiennik). Aby zapobiec możliwości wzbudzania się akcji
laserowej w kierunku poprzecznym, boczne powierzchnie rezonatora
powinny być matowe i nieznacznie odchylone od wzajemnej równoległości.
13. Czym i o ile różni się efektywność wewnętrzna od efektywności
zewnętrznej promieniowania diody LED?
Efektywność zewnętrzna jest to stosunek liczby fotonów
wyemitowanych przez diodę LED do liczby elektronów n przepływających
przez obszar w którym zachodzi rekombinacja:
⁄
⁄
Natomiast efektywność wewnętrzna jest to iloczyn współczynnika efektywności wstrzykiwania
generacji światła
oraz efektywności
⁄
⁄
Inaczej mówiąc ze slajdów kopra:
Sprawność wewnętrzna:
Sprawność zewnętrzna:
Czyli różnica jest chyba tak że nie wszystkie emitowane fotony wychodzą na zewnątrz
14. Jakie są zasadnicze sposoby uzyskiwania światła białego diod LED?
Są trzy metody uzyskiwania białego światłą LED:
(1) Podstawową metodą otrzymywania białej diody LED jest konwersja wysokoenergetycznych długości fali
dokonywana w luminoforze. Na chip półprzewodnikowy emitujący niebieskie lub granatowe światło
nałożona jest warstwa luminoforu, która powoduje konwersję części niebieskiego światła na żółte. W

(…)

…
emisja wymuszona. Wiązka fotonów porusza się prostopadle do lustra i
powstaje fala stojąca.
23. Jak rozpoznać
stymulowaną akcję laserową w złączu p+-n+?
No jak ? no ku**a, no
emisją spontaniczną
dopiero przy
wymuszonego widma o
modami promieniowania
to fszystko kufa, ale za to jak to brzmi 
przy prądach
gdy mamy doczynienia z
widmo promieniowania jest dość szerokie,
pojawia się jedna charakterystyczna…
… zależną
od dobroci rezonatora, stopnia inwersji obsadzeń i mocy lasera pompującego. Im większy współczynnik tłumienia,
tym mniejsza dobroć; szerokość linii pojedynczego modu maleje wraz ze wzrostem dobroci rezonatora
optycznego. Całkowita szerokość emisji wymuszonej = superpozycja szerokości pochodzących od pojedynczych
modów podłużnych, których liczba zależy od szerokości linii emisji spontanicznej.
35…
… i niewyszlifowania powierzchni styków
45. Jakie są optymalne częstotliwości promieniowania dla światłowodów z SiO2?
Tutaj chyba chodzi o to:
Czyli o długość fali dla której dyspercja
jest równa zero. Znając długość fali możemy wyznaczyć częstotliwość:
⁄
46. Jak działają wzmacniacze światłowodowe – podać przynajmniej dwa rodzaje?
(1) Wzmacniacze światłowodowe oparte na zjawisku emisji wymuszonej (lasery bez…
…
sygnały przeszły z małymi stratami do domieszkowanego światłowodu. Podczas pracy sygnał pompy i
wzmacniany sygnał użyteczny nakładają się na siebie w światłowodzie. Sygnał użyteczny wzmacniany jest
wskutek zjawiska emisji wymuszonej (inwersja obsadzeń uzyskiwana w wyniku pompowania optycznego).
(2) Wzmacniacz Ramana
Mechanizmem wzmocnienia jest wymuszone rozpraszanie Ramana w światłowodzie…
… promieniowania 694nm otrzymamy promieniowanie o długości fali 347nm.
Drgania polaryzacji powodują powstawanie fali elektromagnetycznej o częstości odpowiadającej częstotliwości drgań
dipoli. W ten sposób oprucz fali o częstotliwości fali wzbudzającej otrzymujemy również falę o częstotliwości
podwojonej.
Należy zauważyć że druga harmoniczna posiada podwojony wektor falowy w stosunku do fali wzbudzającej…
… o dyspersję. Impuls biegnący w falowodzie ulega wydłużeniu (rozmyciu), co ogranicza
maksymalną częstotliwość sygnału przesyłanego przez falowód., fale świetlne biegnące w falowodzie nie mają
dokładnie jednakowej długości fali, ale różnią się nieznacznie, w wyniku czego fale wysłane jednocześnie nie
docierają do odbiornika w tym samym czasie. W rezultacie na wyjściu pojawia się szerszy impuls, który rośnie…
... zobacz całą notatkę