Импедансные свойства инжекционных полупроводниковых лазеров и вопросы разработки СВЧ-модуляторов на их основе

• Автор: Орда-Жигулина, Марина Владимировна
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 187 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4 с.

ГЛАВА 1: РАССМОТРЕНИЕ ИПЛ В ОБЩЕМ МОДУЛЯЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ 13 с.

1.1 Обзор литературы . 13 с.

1.2 Радиоэлектронные механизмы, лежащие в основе работы оптических полупроводниковых диодных СВЧ-модуляторов. 23 с.
1.3 Определение параметров инжекционных полупроводниковых лазеров в процессе модуляции. 26 с.

1.3.1 Определение оптической компоненты полной проводимости лазерного диода. 28 с.

1.3.2 Характеристики ИПЛ в общем модуляционном процессе. 30 с.

1.3.3 Определение значения коэффициента модуляции ИПЛ. 30 с.

1.3.4 Определение расчётных соотношений для активной проводимости ИПЛ. 42 с.

1.3.5 Определение расчётных соотношений для реактивной проводимости ИПЛ. 46 с.

1.4 Выводы 62 с.
ГЛАВА 2: ОПРЕДЕЛЕНИЕ АМПЛИТУДЫ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ ИПЛ В РЕЖИМЕ МОДУЛЯЦИИ СВЧ-СИГНАЛАМИ МАЛОГО УРОВНЯ. 64 с.
2.1 Вывод дифференциального уравнения, описывающего работу ИПЛ на основании скоростных уравнений лазера. , 64 с.
2.2 Решение уравнения модулятора при внешнем воздействии СВЧ-гармоническим сигналом малой амплитуды. 68 с.
2.3 Выводы. 85 с.

ГЛАВА 3: АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
ИНЖЕКЦИОННОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА 87 с.
3.1. Некоторые общие теоретические положения. 88 с.
3.2. Анализ устойчивости ИПЛ. 91 с.
3.3 Выводы. 106 с.
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ РАЗРАБОТКИ СВЧ-МОДУЛЯТОРА ОПТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ 107 с.
4.1 Экспериментальная проверка управления мощностью ИПЛ сторонним СВЧ-колебанием. 108 с.
4.1.1 Структурная схема измерительной установки. 109 с.
4.1.2 Измерения и обработка результатов эксперимента. 110с.
4.1.3 Анализ полученных экспериментальных результатов. 116с.
4.2 Разработка макета оптического СВЧ-модулятора отражательного
типа. 123 с.
4.2.1 Структурная схема измерительной установки. 124 с.
4.2.2 Измерения и обработка результатов эксперимента. 129 с.
4.3 Выводы. 134 с.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 136 с.
ЛИТЕРАТУРА 139 с.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность
Развитие современных коммуникационных систем связано с освоением оптического диапазона в целом и элементной базы оптических радиопередающих устройств (РПУ) в первую очередь. В проектировании РПУ оптического диапазоне на новом уровне продолжается развитие перспективного направления разработки СВЧ оптических модуляторов. Устройства модуляции такого типа применяются в качестве элементов управления радиооптических антенных решеток, основной особенностью которых является то, что собственно антенная решетка работает в радиодиапазоне СВЧ, а система управления её элементами осуществляется в оптическом диапазоне.
В настоящее время в результате успешного развития технологии изготовления инжекционных полупроводниковых лазеров (ИПЛ), работающих при комнатной температуре, на рынке электронных компонентов доступны относительно недорогие образцы ИПЛ как отечественного, так и импортного производства (DFB, DBR, ЕС, VCSEL и ДР-)-
Одним из наиболее перспективных методов модуляции указанных типов ИПЛ считается амплитудная модуляция тока р-n перехода ИПЛ непосредственно поданным на него модулирующим СВЧ-сигналом. Этот вид модуляции основан на эффекте поглощения оптического излучения свободными электронами. При данном механизме изменение прозрачности запирающего слоя р-n перехода происходит через изменение концентрации свободных носителей зарядов в полупроводнике. Модуляторы, использующие упомянутый эффект, представляют собой ИПЛ, к р-п переходу которого приложено прямое смещение и СВЧ-сигнал, и относятся к устройствам внутренней модуляции, в которых оптическое излучение

5;б+ — Кї+ — К4-К2+—К2-К4
16 16 с

А.-К + А,- -K3+-K-Kt і з І
+ — К6КС К5С+ — К4-К3)
{б4 с 16 іб
COSÖ t +

АгКс+А}--К; +-К2-к +а-к3+-к2-к3+к4-кс 1 +

+ Аі.Г35 кі + 15 Кбкв + И5 к5 _К2 + 265 к,

COSfô.r+
A,-K-K,+At-K3K;+K КІ + А,-К*-К +к3-К3+-К К,

• COs(ttf ± +
А — X +Æ —К +—К -КІ +
+ At-І — К6 + — К4К2 + — К2-К*

cos 2со t +
Аг±К2с+А>-±К4с+К2-КІ +
+ А6-1 if Л* +—К2< +—К4-К2

•cos 2 (OJ +
Ау-К’ + А, -К5 + -К3 -К‘ + А7 — К7 + — К-К2 +-к3-к4

•cos3
л3--к3 + а5-і -jç +-Ä"2 £„ |+л7-14тлг; +-к2-к: +кл-к,
21 „7

64 с

•cos3«y„ t +

А3—К-К +А5--К -К + — К3-К2 +А7- — К 'Ц+ — К3-К'+— К’-К с ° с 1 1
65 „ 245 ,4 „з 85 „2 „5

л3~к2-кс +л}- к4-кс +-к2-к3с +л7- —кь-кс +=к4-к3с+—к2-к,

•cos(ö3±2ffl,)f + C0s(2ü) ± 0>с У +
а:4-а:Л cos4£»? + А,--К4+А6- к6с+—а:2 - л:0
{б іб с ) 4 8 с 6 U6 "16 с)_
•cos4a>,/ +
д, І а:2 а:2+а6 (Ü л:4 к2 +ІД к2 кї.
Аа~К К3+А6-—К -К3С+ — К3-К3С 4 о 6 116 "8
cos{2co ±2асУ + cos(o±3®c)f +