Лабораторная работа № 8
«Измерение вольт-амперной характеристики фотодиода и уровня темнового тока».
1.
Цель работы:
·
измерение
вольт- амперной характеристики фотодиода;
·
измерение
темнового тока фотодиода.
2.
Литература:
2.1. Оптические
телекоммуникационные системы [Электронный ресурс]: учебник/ В.Н. Гордиенко [и
др.].— Электрон. текстовые данные.— М.: Горячая линия - Телеком, 2011.— 368 c.—
Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/12012.— ЭБС «IPRbooks», по
паролю
2.2.
Скляров
О.К. Волоконно-оптические сети и системы связи [Электронный ресурс]: учебное
пособие/ Скляров О.К.— Электрон. текстовые данные.— М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2009.— 266
c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/8660.— ЭБС «IPRbooks», по
паролю
2.3.Неудачина
О.И. Элетронный учебник по ТМ и О ВОСП- Улан-Удэ: «БФ СибГУТИ»,
2016.
3.Подготовка
к работе:
3.1.
Изучить характеристики фотоприемников; схемы включения.
3.2.
Изучить состав и назначение
оборудования.
3.3.
Подготовить бланк отчета.
4.Основное
оборудование:
4.1
Электронный блок «Источник оптического сигнала» -ИОС;
4.2.
Электронный блок «Фотоприемник» -ФП;
4.3.
Соединительный одномодовый волоконный шнур FC/UPS-SM-3m- FC/UPS длиной 3 метра
–ВШ.
5.
Методические указания к выполнению лабораторной
работы.
Внимание!
Перед каждым использованием в измерениях волоконных шнуров необходимо снять
защитные колпачки с их торцов. После окончания работы с волоконным шнуром
обязательно установить на его торцы снятые защитные колпачки.
Перед каждым использованием в измерениях оптического тестера необходимо
отвернуть защитный колпачок с торца его коннектора и немедленно соединить его с
коннектором волоконного шнура. После окончания измерения обязательно установить
защитный колпачок на прежнее место.
Перед каждым соединением волоконного шнура с оптическими розетками
необходимо снять защитный колпачок с торца коннектора и немедленно соединить его
с коннектором волоконного шнура. После окончания измерения обязательно
установить защитный колпачок на прежнее место.
5.1.Источник
оптического сигнала обеспечивает
генерацию оптического излучения в диапазоне длин волн λ=1,3 мкм и 1,5 мкм с
помощью двух лазерных диодов (полупроводниковых лазеров) LFO-14-ip (λ=1,3
мкм) и LFO-17-ip (λ=
1,5 мкм) с выходной мощностью 1 мВт. Диоды состыкованы с отрезками одномодового
волокна, которое оконцовано коннекторами типа FC/SPC.
Подключение
их к внешним оптическим цепям осуществляется с помощью оптических
розеток
типа
FC/UPC «ОПТИЧЕСКИЙ
ВЫХОД», выведенных
на лицевую панель.
5.2.Фотоприёмник обеспечивает измерение мощности оптического излучения в диапазоне длин волн λ=(1,3-1,5) мкм с помощью фотодиода типа PD-1375-ip. Диод состыкован с отрезком одномодового волокна, которое оконцовано коннектором типа FC/SPC. Подключение его к внешним оптическим цепям осуществляется с помощью оптической розетки типа FC «ОПТИЧЕСКИЙ ВХОД», выведенной на лицевую панель.
Таблица
№ 1.
|
№
варианта |
Длина
волны λ, мкм |
Напряжение
смещения Uсм, В | |||||
|
1 |
1.3 |
-5 |
-3,5 |
-2,5 |
-1,5 |
-0,5 |
0,05 |
|
2 |
1.55 |
-5 |
-3,5 |
-2,5 |
-1,5 |
-0,5 |
0,05 |
|
3 |
1.3 |
+0.14 |
-0,7 |
-1,7 |
-2,7 |
-3,7 |
-4.7 |
|
4 |
1.55 |
+0.14 |
-0,7 |
-1,7 |
-2,7 |
-3,7 |
-4.7 |
|
5 |
1.3 |
-4.8 |
-3,8 |
-2,8 |
-1,8 |
-0,8 |
+0.18 |
|
6 |
1.55 |
-4.8 |
-3,8 |
-2,8 |
-1,8 |
-0,8 |
+0.18 |
6.
Порядок выполнения работы
6.1
Измерение вольт-амперной характеристики фотодиода
6.1.1.
Установите органы управления электронного блока «Источник оптического сигнала» в
исходное положение:
-ручки
потенциометров «I0»,
«I1»
регулировки токов- в крайнее положение против часовой стрелки;
-кнопочные
переключатели «модуляция», «дисперсия», «шум» -
отжаты;
-включить
тумблер «сеть». При этом загорается его подсветка;
-кнопочный переключатель «выбор
источника» - в положении, соответствующем включению лазера, излучающего на
выбранной длине волны 1,3 или 1,5 мкм. При этом над соответствующей оптической
розеткой загорается контрольный светодиод;
При
данном положении органов управления электронный блок обеспечивает непрерывное
немодулированное оптическое излучение на выбранном
оптическом выходе. Его мощность регулируется потенциометром
«I0».
6.1.2.С помощью одномодового (желтый цвет защитной оболочки) оптического шнура с коннекторами типа FC соедините оптический выход электронного блока ИОС со входом оптического тестера ОТ (рис.3.1)
6.1.3.
Включите оптический тестер и переведите его в режим измерения абсолютных
значений мощности, нажимая кнопку mwt,
dbm, db на его лицевой панели. Установите тестер в режим измерений на выбранной
длине волны, нажимая кнопку λ
на его лицевой панели.
6.1.4.
Изменяя величину тока I0 с помощью потенциометра на лицевой панели
ИОС в окне «ток лазерного диода, мА», установить необходимое значение оптической
мощности на выходе ИОС. После этого значение оптической мощности не
изменять.
6.1.5.Отсоедините
коннектор оптического шнура от входа ОТ и соедините его с оптическим входом 1
электронного блока «Фотоприемник» ФП(рис.3.2)
Рисунок 3.2
6.1.6.
Установите органы управления электронного блока «Фотоприемник» в исходное
положение:
-включите
тумблер «сеть». При этом загорается его подсветка;
-с
помощью кнопочного переключателя «выбор ФД» в окне «оптический вход» включить
первый фотодиод. При этом над его оптической розеткой загорается контрольный
светодиод. Цифровые табло «Фототок» и «Напряжение смещения, В» при этом
включаются. Цифровые табло «Оптическая мощность, отн.ед.» -
выключены;
-ручку
потенциометра «Напряжение смещения, В» установить в крайнее против часовой
стрелки положение, что соответствует минимальной величине напряжения
смещения;
-проверить,
что режим калибровки фотоприемника выключен – контрольный светодиод над кнопкой
«Уст. нуля» не горит. В противном случае нажать на кнопку «Уст. нуля» и добиться
выключения контрольного светодиода;
-с
помощью кнопочного переключателя «Множитель» выбрать удобный предел измерений
фототока по цифровому индикатору «Фототок». При этом загорается соответствующий
контрольный светодиод.
6.1.7.Произвести
калибровку фотоприемника на выбранном пределе измерений
фототока:
-перейти
в режим калибровки фотоприемника. Для этого нажать на кнопку «Уст. нуля» и
добиться включения контрольного светодиода;
-с
помощью потенциометра «>0<» добиться нулевых показаний на цифровом
индикаторе «Фототок»;
-повторно
нажать на кнопку «Уст. нуля» и добиться выключения контрольного светодиода.
Прибор при этом переходит в режим измерения фототока.
6.1.8.Изменяя
величину напряжения смещения Uсм с помощью потенциометра
на лицевой панели ФП, произвести измерение зависимости значения фототока Iф от
Uсм. Измерения проводить, изменяя Uсм с необходимым шагом.
Значения Uсм смотреть в таблице 1.
Значение
напряжения смещения Uсм фиксировать по цифровому
индикатору «Напряжение смещения, В» на лицевой панели ФП.
Значение
фототока Iф фиксировать по цифровому индикатору «Фототок» на лицевой
панели ФП.
В ходе измерений своевременно переключать пределы измерений фототока
Iф с помощью кнопочного
переключателя «Множитель» на лицевой панели ФП. После каждого изменения предела
необходимо выполнять калибровку фотоприемника в соответствии с пунктом
6.1.7.
Данные измерений занести в строки 1 и 2 таблицы
3.1.
Таблица 3.1 Результаты исследования зависимости фототока от напряжения смещения
Uсм,
В
Iф, мА
6.1.10.
По результатам таблицы 3.1 построить вольт- амперную характеристику
фотодиода.
6.2
Измерение темнового тока фотодиода
Для
этого необходимо:
-отсоединить
волоконный шнур от оптической розетки 1 на лицевой панели
ФП;
-закрыть
заглушкой входной торец оптической розетки 1 на лицевой панели ФП. Этим
обеспечивается отсутствие оптической мощности на ФД1;
-повторить
операции, предусмотренные пунктом 5.
6.2.1
Измерение производить при различных значениях напряжения смещения Uсм
(В). Результаты измерения вносятся в табл.3.2
|
Uсм
(В) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Iт,мА
|
|
|
|
|
|
|
|
По
результатам табл.3.2 построить график зависимости темнового тока от напряжения
смещения.
6.3
После проведения измерений:
-ручки
потенциометров «Регулировка смещения» регулировки напряжения смещения на лицевой
панели электронного блока «Фотоприемник» установить в крайнее положение против
часовой стрелки;
-ручку
потенциометра регулировки тока
«Iо»
установить в крайнее положение против часовой стрелки;
-выключить
тумблеры «сеть» на обоих электронных блоках.
7.Содержание
отчёта
7.1.Схемы
подключения приборов
7.2.Таблица
результатов исследования зависимости фототока от напряжения смещения.
7.3.Вольт-
амперная характеристика фотодиода по результатам таблицы.
7.4.Таблица
результатов измерения уровня фототока при разных Uсм.
7.5.График
зависимости темнового тока от напряжения смещения.
7.6.Выводы
по результатам лабораторной работы.
8.Контрольные
вопросы
8.1.Назначение
оптического аттенюатора
8.2.Материалы,
применяемые при изготовлении светоизлучающих диодов.
8.3.Перечислить
достоинства и недостатки лавинного фотодиода.