STUDY OF SEMICONDUCTOR LASERS AND ITS FUNCTIONING AS A CONTROL OBJECT
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2022.2.5Keywords:
laser DFB module, semiconductor lasers, automatic control systems, control system, diode laser, semiconductors, infrared radiation, radiation frequency, frequencyAbstract
This work is devoted to the study of semiconductor lasers. the study of the laser DFB module, the purpose of its operation, the formalization of the process as a control object. The paper considers the features of the technological process of generating infrared radiation by semiconductor DFB laser diodes, automatic control systems for laser DFB modules, which are used as an optical signal source for data transmission and optical measurements. The main shortcomings are revealed and possible ways of improving the structure and functions of automatic process control systems are considered. Semiconductor DFB lasers with distributed feedback, in contrast to lasers with a Fabry-Perot interferometer, operate in a single frequency generation mode. It is convenient to use them as a source with a change in the frequency of radiation, since they have a noticeable temperature dependence of the frequency (wavelength) of generation. A diode laser requires high-precision temperature stabilization as a result of a very significant dependence of its radiation parameters on temperature. Maintaining the required frequency and intensity of coherent radiation at the laser output and temperature will open wide application in many areas and devices. The radiation power of a laser diode is proportional to the current flowing through it (pump current). At a pump current below the threshold laser diode, it operates in the LED mode, emitting incoherent radiation with a spectral half-width of 20–25 nm, at a current above the threshold diode, it switches to the coherent radiation generation mode, the spectral width of which is much narrower and usually amounts to a few nanometers or less. The list of sources provides an overview of scientific and technical information on the topic of the work, its components and parameters. A structural and parametric diagram of the process of generating radiation by a laser DFB module as a control object, a conceptual structure of an SAC with increased dynamic accuracy, is presented.
References
R. Palacios, A. Arenas, R. Rodríguez-Pecharromán, F.L. Pagola, Analytical procedure to obtain internal parameters from performance curves of commercial thermoelectric modules, Applied Thermal Engineering (2009), doi: 10.1016/j.applthermaleng.2009.06.003
Belovski I. et al. Mathematical Model of Thermoelectric Peltier Module //Journal of Communication and Computer. – 2017. – Т. 14. – №. 2. – С. 60–64.
Похлєбіна Н.О. Стан розвитку та шляхи удосконалення систем автоматичного керування параметрами випромінювання dfb лазерів / Похлєбіна Н.О., Мазур О.В., Ковальчук Д.А. // Науково-періодичні видання ОНТУ (ONTU periodicals) Автоматизація технологічних та бізнес-процесів (Automation of technological and business processes) Том 12 № 2, 2020
Похлєбіна Н. О. Автоматизація процесу формування випромінювання лазерними DFB-модулями: структурна та параметрична ідентифікація, концепція перспективної САК / Н. О. Похлєбіна, О. В. Мазур // Інформаційні технології і автоматизація–2020 : зб. доп. XIII Міжнар. наук.-практ. конф., Одеса, 22–23 жовт. 2020 р. / Одес. нац. акад. харч. технологій, Інститут комп'ютерних систем і технологій «Індустрія 4.0» ім. П. М. Платонова ; орг. ком.: Б. В. Єгоров (голова) та ін. – Одеса, 2020. – С. 132–135 : рис. – Бібліогр.: 7 назв.
Хобін В.А. – Конспект лекцій з курсу «Ідентифікація та моделювання технологічних об`єктів» для студентів, які навчаються за спеціальністю 151 «Автоматизація та комп`ютерно-інтегровані технології» денної та заочної форми навчання. – Одеса: ОНАХТ, 2016. 96 с.
Хобін В.А – Конспект лекцій з курсу «Теорія автоматичного керування» для студентів, які навчаються за спеціальністю 151 «Автоматизація та комп`ютерно-інтегровані технології» денної та заочної форми навчання. – Одеса: ОНАХТ, 2012. Ч. 1. 112 с.
Хобін В.А – Конспект лекцій з курсу «Теорія автоматичного керування» для студентів, які навчаються за спеціальністю 151 «Автоматизація та комп`ютерно-інтегровані технології» денної та заочної форми навчання. – Одеса: ОНАХТ, 2019. Ч. 2. 72 с.
Й. Коэф, М. Фишер, М. Легге, Й. Сейферт, Р. Вернер – Лазеры с распределенными брэгговскими решетками на квантовых ямах, точках и с квантовыми каскадами.
Жмудь В.А. – Системы автоматического управления. прецизионное управление лазерным излучением, 2018.
Дураев В.П. – Источники оптического излучения. – В кн..: Волоконно-оптическая техника: История, достижения, перспективы: Сб. статей под ред. Дмитриева С.А., Слепова Н.Н. – М.: Изд. Connect, 2000.
Дураев В.П. – Полупроводниковые лазеры с волоконой брэгговской решеткой и узким спектром генерации на длинах волн 1530-1560 нм. – Квантовая электроника, 2001.
А.А. Вітров, канд. техн. наук; Д.А. Данилов; С.С. Єсіпов; С.С. Комісаров; М. Сергушичів, канд. техн. наук, Порівняння температурних і електричних методів управління довгій хвилі випромінювання напівпровідникових лазерів, «Оптичний журнал», 76, 8, 2009 р.
H. Suzuki et al. – IEEE Photon. Technol. Lett. 2000, v. 12, p. 903.
P. Werle. Diode-Laser Sensors for in-situ Gas Analysis. – In: Lasers in Environmental and Life Sciences – Modern Analytical Methods, Springer, Heidelberg, 2004, p. 223.
H. Kogelnik, C. Shank. – J. Appl. Phys., 1972, v. 43, p. 2327.
J. Whiteaway et al. – IEEE. J. Quantum Electron., 1992, v. 28, p. 1277.
G. Li et al. – Electron. Lett., 1992, v. 28, p. 1726.
HITRAN database: http://cfa-www.harvard.edu/hitran
F. Schaefer et al. – Appl. Phys. Lett., 1999, v. 74, p. 2915.
J. Faist et al. – Science, 1994, Issue 264, p. 553.
