南郵《光電綜合設(shè)計(jì)》報(bào)告3

1、A3.1.課題要求:課程設(shè)計(jì)報(bào)告B01060704嚴(yán)丹2183一個(gè)1.55 m ,的半導(dǎo)體激光器，在溫度 300 K時(shí)其閾值電流密度是 350A/ cm ,nth =2.2 X 10 cmT r =2.3ns,有源區(qū)的寬度是 10nm。 若激光器的起始電流密度是0,請用Matlab編程畫出延遲時(shí)間td隨最終電流密度J的變化曲線，J的范圍是從1.2倍Jth到3.5倍Jth。若激光器的起始電流密度是0.5倍Jth，同樣畫出延遲時(shí)間t d隨最終電流密度J的變化曲線，J的范圍是從1.2倍Jth到3.5倍Jth。設(shè)計(jì)要求: 具有輸入輸出界面； 調(diào)整輸入數(shù)據(jù)，得出相應(yīng)結(jié)果，并進(jìn)行分析。參考：光電子器件第十

2、一章。2.課題分析及設(shè)計(jì)思路:本題涉及到光電子知識，半導(dǎo)體激光器的延遲時(shí)間和材料的結(jié)構(gòu),J log I 性質(zhì)以及驅(qū)動電流都有關(guān)系,J0忽略非輻射復(fù)合，得到時(shí)延公式為: 其中：nrnrF nth n thJ JthJ th r e nthe d r n th3350 A cm2nth 2.210 18 cm 3r 2.3 nm本題的任務(wù)就是畫出在不同J0值下 隨J變化的函數(shù)曲線.3. 模型創(chuàng)建與編程:J00時(shí)的代碼:r=2.3;Jth=350;J0=0;J=1.2*Jth:2.5*Jth;td=r.*log(J-J0)./(J-Jth);axes(handles.axesl);cla;plot(

3、J,td,b),grid,xlabel(J/A/cm2),ylabel(td/ns),title(J0=0),axis(400 900 0 4.5);J00.5Jth 時(shí):r=2.3;Jth=350;J0=0.5*Jth;J=1.2*Jth:2.5*Jth;td=r.*log(J-J0)./(J-Jth);axes(handles.axes1);cla;plot(J,td,r),grid,xlabel(J/A/cm2),ylabel(td/ns),title(J0=0.5Jth),axis(400 900 0 4.5);4. 仿真調(diào)試與結(jié)果分析J=C-:i II:-: j.-7T-:一 -:、

4、-!:_. J 廠：一 r yr : JJ丄丄Ejfltrm*50MO9erMEBObDJWNf11111n - 1 II . 1 III-1 -,-e-jB-11111r:-V -: -1- - !=2 1 -=5；- _，4_1=八!3u-；：千-_t 1iiii1J=1L丄I呂35與wo ew w M沖？R-DS*：2-wUH顯然，隨著初始電流的增大，時(shí)延減小。A4.1.課題要求:實(shí)驗(yàn)測得半導(dǎo)體發(fā)光二極管結(jié)偏電壓與注入電流的一組數(shù)據(jù)為:Vj(v)1.002.002.012.022.032.04Ij(A)0.0000.0490.0730.1100.1690.265Vj(v)2.052.06

5、2.072.082.092.101 Ij(A)0.4220.6841.1261.8751 3.1575.3601試根據(jù)該組數(shù)扌看，建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，可,根據(jù)結(jié)電壓計(jì)算相應(yīng)注入電流，并畫出發(fā)光二極管的電流電壓特性曲線。設(shè)計(jì)要求：（1）具有輸入輸出界面；調(diào)節(jié)輸入值，得到不同結(jié)果。（2）畫出曲線，并分析電流電壓特性。 參考：光電子器件與 OEIC模擬第二章、第三章2. 課題分析及設(shè)計(jì)思路：調(diào)用interp1函數(shù)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的一維線性插值，繪出圖像。難點(diǎn)在于插值方法的選擇。3. 模型創(chuàng)建與編程:代碼：global volt;global Vj;global Ij;result=inter p1(Vj,l

6、j,volt,s pline);set(handles.edit2,Stnng,num2str(result);4.仿真調(diào)試與結(jié)果分析I UMri iUU*10該擬和圖驗(yàn)證了二極管典型的伏安特性，正向偏壓時(shí)只有超過某一數(shù)值時(shí)才有明顯的電流，該電壓稱為導(dǎo) 通電壓，反映在具體數(shù)據(jù)可以看做為2V,超過2V后，電流隨電壓迅速增長。在圖形顯示區(qū)域內(nèi)，呈現(xiàn)出類似指數(shù)變化規(guī)律；在圖形末段已顯示出近似線形的變化規(guī)律。B4.橢圓偏振光的計(jì)算機(jī)模擬1. 課題要求：公式：（旦）2E0xExEy2(=)(于)cossin2設(shè)計(jì)任務(wù)：作出對應(yīng)不同值的橢圓偏振圖。(E)E0x E0y設(shè)計(jì)要求：1.有輸入輸出界面；2.可根

7、據(jù)輸入的不同參數(shù)值，查看結(jié)果。參考：物理光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)西安電子出版社P242. 課題分析及設(shè)計(jì)思路:由于題中給出的橢圓方程（旦）2E0x(字)2E0y2(El)( EE0x-）cos sin2 為隱函數(shù)，實(shí)現(xiàn)困難。 E0y于是考慮化為參數(shù)方程，并設(shè)E0XE0y 1，ExSintEysin(t )3.模型創(chuàng)建與編程： 繪圖部分的核心代碼:global angel;angel=str2double(get(hObject,String);set(handles.slider1,Value,angel);angel=angel* pi;t=0:0.01:2* pi;x=sin(t);y=cos(t+

8、angel);axes(handles.axes1);cla;plot(x,y),axis(equal),grid;,xlabel(Ex),ylabel(Ey)4仿真調(diào)試與結(jié)果分析：實(shí)用滑塊控制相位，界面上還設(shè)置了動畫繪圖按鈕，便于看出旋光的方向。 以下是運(yùn)行界面。動畫抓圖:De-t!廠3：!./：J:h:IT- DEflfli 7 rz _ _| _ _ _ _ 廠r u =-=4 r -=- I- -:嚴(yán)；1: Z !i2Tj-J -: .-r. IJc日 XI E02 口 D7 口 4 DB Da-1 l| aJ-丄兇D 40 口0 6flo*twiirena h陽帯i更改相位差可以得到

9、不同的偏振圖樣。C1。激光器模式匹配方案設(shè)計(jì):1課題要求：設(shè)計(jì)任務(wù)：一諧振腔產(chǎn)生單模高斯光束，經(jīng)單透鏡入射到另一諧振腔，自己選擇諧振腔參數(shù)，設(shè)計(jì)出該模式匹配系數(shù)的具體參數(shù):透鏡焦距 f，物方光束束腰到透鏡距離 h，物方光束束腰到透鏡距離l2等。設(shè)計(jì)要求:1.有輸入輸出界面;A=w01/w02+w02/w01;2.可輸入不同諧振腔參數(shù)值，查看結(jié)果。參考:矩陣光學(xué)第三章；激光原理第二章2.課題分析及設(shè)計(jì)思路：所謂諧振腔匹配，即已知兩個(gè)諧振腔出光參數(shù)的情況下通過一個(gè)單透鏡合理放置使前一個(gè)腔的出光與后一個(gè)腔的出光重合，實(shí)現(xiàn)匹配震蕩。利用高斯光束的單透鏡變換公式可以推導(dǎo)：q0iq02 ， Z2f012

10、q01 q 02 ；聯(lián)立,可以解出當(dāng) q01 q02時(shí)2zo v4zo(味 A2q0iq02)(A2 4)A24當(dāng) q01 q02 時(shí) f2 .2Z0 A q01q02；其中010202，z。01z1 z2。本題的難點(diǎn)在于公式的推導(dǎo)和根的取舍。考慮兩種實(shí)用的情況：一種是已知兩個(gè)腔之間的間距，求透鏡和位置；另一種是已知透鏡，求間距和位置。3. 模型創(chuàng)建與編程: 情況一的核心代碼：global qO1;global q02;global lembda;global z1;global z2;global z1x;global z2x;global zO;global f;global draw;w

11、01=sqrt(q01*lembda/pi);w02=sqrt(q02*lembda/pi);if q01=q02f=(sqil(4*z0A2+(z0A2+AA2*q01*q02)*(AA2-4)-2*z0)/(AA2-4);elsef=(z02+A2*q01*q02)/(4*z0);end z1=f+(w01/w02)*sqrt(f2-q01*q02);z1x=f-(w01/w02)*sqrt(fA2-q01*q02);z2=f+(w02/w01)*sqrt(fA2-q01*q02);z2x=f-(w02/w01)*sqrt(fA2-q01*q02);if (abs(z1+z2-z0)0.0

12、00001)z1=NaN;z2=NaN;end if (abs(z1x+z2x-z0)0.000001)z1x=NaN;z2x=NaN;end情況二的核心代碼：global q01;global q02;global lembda;global z1;global z2;global z1x;global z2x;global z0;global f;global draw;w01=sqrt(q01*lembda/pi);w02=sqrt(q02*lembda/pi);z1=f+(w01/w02)*sqrt(f2-q01*q02);z1x=f-(w01/w02)*sqrt(fA2-q01*q0

13、2);z2=f+(w02/w01)*sqil(fA2-q01*q02);if (z10 | z20)z1=NaN;z2=NaN;endz2x=f-(w02/w01)*sqrt(fA2-q01*q02);if(z1x0 | z2x0)z1x=NaN;z2x=NaN;end由于位置有兩個(gè)解，所以需要判斷是否為合理解。在繪圖時(shí)也要考慮兩種情況。以下為繪圖的代碼：global q01;global q02;global lembda;global z1;global z2;global z1x;global z2x;global z0;global f;global draw;draw=draw+1;

14、if (mod(draw,2)=1)l1=z1;l2=z2;set(hObject,String,Plot 1);elsel1=z1x;l2=z2x;set(hObject,String,Plot 2);end w01=sqrt(q01*lembda/pi);w02=sqrt(q02*lembda/pi);x1=-1:0.01:l1;x2=l1:0.01:5;y仁wO1.*sqil(1+x1.A2./qO1A2);y2=w02.*sqil(1+(x2-l1-l2)A2./q02A2);axes(handles.axes1);cla;hold on;plot(x1,-y1,r);plot(x2,

15、y2,r); plot(x2,-y2,r);wr1=w01*sqrt(1+l12/q012);yr1=-1.2*wr1:0.1*1e-3:1.2*wr1;xr1=l1+0*yr1;plot(xr1,yr1,b);plot(l1-f,0,b.);plot(l1+f,0,b.);hold off;4. 仿真調(diào)試與結(jié)果分析：以下是運(yùn)行界面，列出了兩組解和圖像。藍(lán)色的為透鏡和其焦距。=ulLa if禪Ie帖問3曠更改輸入?yún)?shù)可以得到不同的計(jì)算和繪圖結(jié)果。*81Eia叭1韻：I 7-IM： IJ1-le切山 Ir I nnua 一一5h_一一 一5)-=-rn程序設(shè)計(jì)小結(jié):通過這兩周對專業(yè)課題的設(shè)計(jì)。在掌握了Matlab編程技巧的同時(shí)，加深了對專業(yè)課知識的理解和綜合應(yīng)用。A3是光電子器件方面的激光器延遲時(shí)間，