ДОСЛІДЖЕННЯ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ЛАЗЕРІВ, ЙОГО ФУНКЦІОНУВАННЯ ЯК ОБ’ЄКТУ КЕРУВАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2022.2.5Ключові слова:
лазерний DFB-модуль, напівпровідникові лазери, системи автоматичного керування, система управління, діодний лазер, напівпровідники, інфрачервоне випромінювання, частота випромінювання, частотаАнотація
Дана робота присвячена дослідженню напівпровідникових лазерів. Вивченню лазерного DFB-модуля, мети його функціонування, формалізації процесу як об'єкту керування. В роботі розглянуто особливості технологічного процесу формування інфрачервоного випромінювання напівпровідниковими DFB лазерними діодами, системи автоматичного керування лазерним DFB-модулями які використовуються, як в якості джерел оптичного сигналу для передачі даних та оптичних вимірювань. Виявлено основні недоліки та розглянуті можливі шляхи для удосконалення структури і функцій систем автоматичного керування процесом. Напівпровідникові DFB-лазери з розподіленим зворотнім зв’язком на відміну від лазерів з інтерферометром Фабрі – Перо працюють в одно частотному режимі генерації. Їх зручно використовувати в якості джерела із зміною частотою випромінювання, оскільки вони мають помітну температурну залежність частоти (довжини хвилі) генерації. Діодний лазер вимагає високоточної стабілізації температури внаслідок вельми істотної залежності параметрів його випромінювання від температури. Підтримка необхідної частоти та інтенсивності когерентного випромінювання на виході лазера та температури відкриє широке застосування у багатьох сферах та пристроях. Потужність випромінювання лазерного діода пропорційна струму який протікає крізь нього (струму накачки). При струмі накачки нижче порогового лазерний діод працює в режимі світлодіода випромінюючи некогерентне випромінювання з напівшириною спектру 20–25 нм, при струмі вище порогового діод переходить в режим генерації когерентного випромінювання, ширина спектру якого значно вужча і зазвичай становить одиниці нанометрів або менше. В списку джерел представлено огляд науково-технічної інформації по темі роботи, її компонентів та параметрів. Представлені структурна та параметрична схеми процесу формування випромінювання лазерним DFB-модулем як об’єкту керування, концептуальна структура САК підвищеної динамічної точності.
Посилання
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.
