Zdroje záření

1. Zdroje záření • tepelný zdroj • výbojky • elektroluminiscenční diody • lasery

2. Parametry zdrojů záření

3. Tepelný zdroj • definované spektrum • spektrální normál – zdroj typu A • ze spektra lze určit teplotu tohoto zdroje

4. Výbojky • Nízkotlaké – stabilní čárové spektrum ( lze využít pro nastavení spektrálních přístrojů) • Vysokotlaké – spojité spektrum zasahující do UV oblasti

5. Spektra nízkotlakých výbojek

6. Středotlaká výbojka • Rozšiřování a splývání spektrálních čar diskrétní složky spektra při zvyšování tlaku • Spojité spektrum plasmatu ( Pk) překrývá stále více diskrétní složku spektra (Pd)

7. Spektrum vysokotlaké xenonové výbojky – diskrétní charakter spektra zcela zaniká

8. Elektroluminiscenční diody • Selektivní zdroje záření pro oblast vlnových délek 0.4m až 40m • Snadná amplitudová modulace • Modifikací lze dosáhnout dobrých dynamických vlastností ( cca 0.5ns) • lze použít jako selektivní detektor (spektrální charakteristika se posune cca o 10nm ke kratším vlnovým délkám)

9. Zářivé přechody v polovodiči • 1a – přímý přechod • 1b – přes fonon • 2a – donor/Wv • 2b – donor/akceptor • 2c – akceptor/Wc • T – rekombinace, vázaný exciton

10. Nezářivé rekombinační procesy • 1 – tepelná ionisace dopantu • 2 – fononová interakce • 3 – nezářivá rekombinace na rekombinačním centru • 4 – Augerova rekombinace

11. Zvýšení učinnosti zářivé rekombinace v nepřímém polovodiči dotací dusíkem – dusík vytváří excitonová centra

12. Polovodiče pro LED a LD

13. PN přechod v režimu injekce zářivá rekombinace na PN přechodu • koncentrace elektronů a děr • profil indexu lomu • hustota fotonů ve struktuře

14. struktury LED • dioda vyzařující z hrany • čelně vyzařující struktury

15. modifikace směrovosti

16. Závislost spektra LED na teplotě

17. Závislost spektra LED na injekčním proudu

18. Náhradní odvod LED pro řešení dynamických vlastností • Dynamické vlastnosti ovlivňuje především difúzní kapacita Cd přechodu, prezentovaná nadbytečným nábojem injektovaným do oblasti přechodu. • Cd – lze významně snížit zvýšením rychlosti zářivé rekombinace (zvýšením hustoty nábojů – zvětšením injekčního proudu a také i zvětšením podílu nezářivé rekombinace – zvýšení dotace oblasti PN přechodu )

19. Zlepšení dynamických vlastností LED zvýšením hustoty náboje – zvětšením proudové hustoty • Zlepšení dynamických vlastností LED zvýšením dotace po(cm-3) rekombinační oblasti a zmenšením její tloušťky dr

20. Laser Oscilátor • aktivní prostředí = selektivní zesilovač • rezonátor = selektivní zpětná vazba - určuje vlnovou délku generovaného záření Zesilovač • aktivní prostředí = selektivní zesilovač • potlačení zpětné vazby – směrový člen • potlačení složky spontánní emise (široké spektrum=šum) selektivním filtrem pro úzkopásmový zesilovaný signál.

21. Stabilita vlnové délky záření Aktivní prostředí • Velké zesílení = široká spektální čára = vlnová délka záření dána rezonátorem • Úzká spektrální čára = prostředí není aktivní – nezesiluje, vlnová délka záření je však určena vysoce stabilním kvantovým přechodem nikoliv rezonátorem → vysoce stabilní kmitočtové normály

22. Lasery • Zdroje koherentního záření ( 10nm -Roentgenovské lasery až 1cm - lasery s volnými elektrony) • amplitudová (pulzní i analogová), frekvenční i fázová modulace. • realizace vysoce stabilních kmitočtových normálů. • úprava na zesilovač

23. druhy laserů

24. Laser s volnými elektrony

25. Dusíkový laser

26. Injekční laserypravděpodobnost procesu stimulované emise Wstim=Bρσ • σ - hustota nosičů náboje schopných zářivé rekombinace • ρ – hustota fotonů • B – konstanta pro polovodič

27. Aktivní oblast • Objemový polovodič • MQW multi quantum well • SQW single quantum well

28. Injekční lasery

29. Poškození zrcadla rezonátoru absorbovaným výkonem

30. Vymezení šířky aktivní oblasti

32. rezonátor • Fabry – Perot – štěpné plochy monokrystalu • DBR – distribuované Braggovo zrcadlo • DFB – distribuovaná zpětná vazba

33. Vlastnosti injekčních laserů • Modová struktura podélné, transverzální a laterální mody • Šířka spektrální čáry • Vyzařovací charakteristika • Možnosti modulace - amplituda, kmitočet, fáze

34. šířka spektrálníčáry laseru • Šířka spektrální čáry závisí na vlastnostech rezonátoru (Δνr je šířka spektrální čáry rezonátoru) a výkonu v módu Pm:

35. Amplitudová modulace • pulzní • analogová

36. Kmitočtová a fázová modulace v DBR laseru se třemi sekcemi

37. Laditelný DFB laser

39. Šířka spektrální čáry

41. V dielektrických laserech je aktivní prostředí tvořeno aktivními ionty rozptýlenými v krystalové matrici nebo v tuhém roztoku, ionty musí být navzájem odstíněny – izolovány Aktivní prostředí může být ve tvaru tyče, vláknového nebo kanálkového vlnovodu. Dielektrické lasery

42. Dielektrický laser

43. A – aktivátor K – koaktivátor ZC – zhášecí centrum BC – barevné centrum

44. Tříhladinový systém

45. Čtyřhladinový systém

46. Aktivní ionty v oxidové matrici

47. Aktivní ionty ve fluoridové matrici

48. Stabilizace externím rezonátorem

50. Stabilizace na absorpční spektrum jódu