Erzeugung von optischen Pikosekundenimpulsen hoher Leistung mit Halbleiterlasern zur Nahbereichs-Entfernungsmessung mit Submillimetermessgenauigkeit:
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
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| adam_text | Titel: Erzeugung von optischen Pikosekundenimpulsen hoher Leistung mit Halbleiterlasern zur Nahbereichs-Ent
Autor: Volpe, Francesco P
Jahr: 1995
Inhaltsverzeichnis Häufig verwendete Formel- und Funktionsbezeichnungen VIII 1 Einleitung 1 2 Entwurf eines Lasersendemoduls für ein hochgenaues Pulslaserradarsystem 6 2.1 Der Avalanche-Pulsgenerator................ 8 2.1.1 Meßtechnische Charakterisierung des Avalanche- Pulsgenerators.................... 8 2.1.2 Simulation des Avalanche-Pulsgenerators..... 9 2.2 Die Pulslaserdiode LD-62.................. 13 2.2.1 Aufbau und Kenndaten der Pulslaserdiode LD-62 . 13 2.2.2 Energiebanddiagramm einer Einfach-Heterostruk- tur Laserdiode.................... 16 2.3 Entwurf eines Objektivs für den Sendestrahl........ 18 2.4 Reduzierung des Meßfleckdurchmessers durch Fasertaper . 20 3 Meßtechnische Charakterisierung der Laserdiode 24 3.1 Optisches Emissionsverhalten der Laserdiode bei quasistatischer Stromansteuerung................. 24 3.1.1 Messung der quasi-statischen Kennlinie der optischen Ausgangsleistung............... 24 3.1.2 Messung des Schwellstromes............. 28 3.1.3 Messung des Nahfeldes................ 29 3.2 Optisches Emissionsverhalten der Laserdiode bei Großsignal-Pulsansteuerung................. 32 3.2.1 Erzeugte optische Pikosekundenimpulse bei Großsignal-Pulsansteuerung............. 32 3.2.2 Messung der Verzögerungszeit und Bestimmung der spontanen Rekombinationszeit......... 36 3.2.3 Messung des optischen Emissionsspektrums .... 42 V
3.2.4 Messung des Nahfeldes................ 43 3.2.5 Messung des Fernfeldes ............... 44 3.3 Optisches Emissionsverhalten der Laserdiode bei optimierter Großsignal-Pulsansteuerung............... 47 3.3.1 Erzeugte optische Pikosekundenimpulse bei optimierter Großsignal-Pulsansteuerung........ 48 3.3.2 Messung der Verzögerungszeit bei optimierter Puls- ansteuerung...................... 50 3.3.3 Messung des optischen Emissionsspektrums .... 54 3.3.4 Messung des Nahfeldes................ 56 3.3.5 Messung des Fernfeldes ............... 57 4 Theoretische Charakterisierung der Laserdiode 59 4.1 Berechnung der Verzögerungszeit und der spontanen Rekombinationszeit ....................... 59 4.1.1 Berechnung der Verzögerungszeit bei sprungförmiger Strominjektion.................. 60 4.1.2 Berechnung der Verzögerungszeit bei sprungförmiger Strominjektion mit Vorstrom.......... 61 4.1.3 Berechnung der Verzögerungszeit bei gaußförmiger Strominjektion.................... 61 4.2 Vorgehensweise bei den weiteren Berechnungen...... 63 4.2.1 Berechnung der Ladungsträgerverteilung in der aktiven Zone....................... 64 4.2.2 Berechnung des Gewinns in der aktiven Zone ... 66 4.2.3 Äquivalenz zwischen Gewinn und dem Imaginärteil der Dielektrizitätszahl, Kramers-Kronig Relation . 68 4.2.4 Berechnung des Brechzahl Verlaufs senkrecht zum pn- Übergang..................... 72 4.2.5 Berechnung des Nahfeldes senkrecht zum pn-Uber- gang.......................... 76 4.2.6 Berechnung des Fernfeldes senkrecht zum pn-Über- gang.......................... 84 VI
4.2.7 Berechnung des modalen Gewinns......... 4.2.8 Simulation des transienten Emissionsverhaltens der Laserdiode ...................... 5 Zusammenfassung A Anhang A.l Herleitung des Integrals einer Gaußfunktion, die ein Polynom zweiten Grades im Argument hat........... A.2 Verwendeter Photodetektor................. A.3 Herleitung der Ubertragungsfunktion des freien Raumes . A.4 Methode der stationären Phase............... Literaturverzeichnis 88 92 96 99 99 100 101 103 105 VII
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