7 – amaliy mashg‘ulot

₇ – amaliy mashg‘ulot

TOLALI OPTIK ALOQA TIZIMLARIDA QO‘LLANILADIGAN YORUG‘LIK MANBALARINING

PARAMETRLARINI HISOBLASH

1. 
   Mashg‘ulotning maqsadi
   

Yorug‘lik manbalari – yorug‘lik diodi va lazer diodining xarakteristika va parametrlarini o‘rganish, ularni hisoblash ko‘nikmalarini shakllantirish.

2. Topshiriq

1. 
   Mashg‘ulotga tayyorlanishda quyidagi o‘quv materiallarini o‘rganish va 7.3 paragrafda keltirilgan nazorat savollari (NS) ga javob tayyorlash zarur (ulardan 4 ta savolga javob yozma ravishda bayon etilishi kerak):
   

NS ning 7.3.1-7.3.3 bandlar bo‘yicha: o‘quv materiali [7.1] ning 73-74 betlarida, [7.2] ning 57-58, 63-74 betlarida bayon etilgan.

NS ning 7.3.4-7.3.9 bandlar bo‘yicha: o‘quv materiali ma’ruzalar konspektida bayon etilgan. Ushbu masalalar qisman [7.1] ning 74-77 betlarida, [7.2] ning 58-59 betlarida yoritilgan.

NS ning 7.3.10 band bo‘yicha: o‘quv materiali ma’ruzalar konspektida bayon etilgan.

NS ning 7.3.11 band bo‘yicha: o‘quv materiali ma’ruzalar konspektida bayon etilgan.

NS ning 7.3.11-7.3.12 bandlar bo‘yicha: o‘quv materiali ma’ruzalar konspektida bayon etilgan.

NS ning 7.3.13 band bo‘yicha: o‘quv materiali [7.2] ning 68 betida bayon etilgan.

NS ning 7.3.14-7.3.16 bandlar bo‘yicha: o‘quv materiali [7.2] ning 60- 62 betlarida bayon etilgan.

NS ning 7.3.17-7.3.21 bandlar bo‘yicha: o‘quv materiali [7.1] ning 76-77 betlarida, [7.2] ning 69-74, [7.4] ning 93-117 betlarida bayon etilgan.

2. 
   O‘zingizga tegishli variant (n) bo‘yicha yorug‘lik diodining quyidagi jadvalning 3-8 ustunlarida keltirilgan parametrlari bo‘yicha uning oxirgi ustunida ko‘rsatilgan parametrlari qiymatlarini aniqlang.
   

7.1-jadval. Topshiriq variantlari

n	Yorug‘ lik manbai materialining turi	^^Wm.e.s эV	^Nf, 1/sек	^Pnurl, mVt	/ T, nm/ grad	P/ T, mVt/ grad	Т, grad	Qiymatlari aniqlanadi gan parameter- lar
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	^Ga(1-x1)^Asx1	1,42	1015	-	0,3	0,025	10	h, , , Pnurl, , P
2	^Ga(1-x2)^Asx2	1,5	2·10^15	-	0,3	0,025	20	h, , , Pnurl, , P
3	^Ga(1-x3)^Asx3	1,6	4·10^15	-	0,3	0,025	15	h, , , Pnurl, , P
4	^Ga(1-x4)^Asx4	1,8	5·10^15	-	0,3	0,025	30	h, , , Pnurl, , P
5	^Ga(1-x5)^Asx5	2,02	3·10^15	-	0,3	0,025	40	h, , , Pnurl, , P
6	^In0,73^Ga0,27^As0,58^P0,42	1,12	-	3,2	0,3	0,025	10	h, , , Nf, , P
7	^In0,58^Ga0,42^As0,9^P0,1	0,8	-	2,4	0,3	0,025	20	h, , , Nf, , P
8	^In(1-x1)^Gax1^Asy1^P(1-y1)	0,72	-	2,1	0,3	0,025	30	h, , , Nf, , P
9	^In(1-x2)^Gax2^Asy2^P(1-y2)	0,9	-	3	0,3	0,025	15	h, , , Nf, , P
10	^In(1-x3)^Gax3^Asy3^P(1-y3)	0,84	-	2,2	0,3	0,025	40	h, , , Nf, , P

7.1-jadvalni tuzishda quyidagi belgilashlardan foydalanilgan: undagi x₁, x₂, x₃..., y₁, y₂, y₃...indekslar yorug‘lik manbaini tayyorlashda

qo‘llanilgan yarim o‘tkazgichli birikmalardagi kimyoviy elementlarning tarkibiy ulushini, W_m.e.s – yarim o‘tkazgich man etilgan sohasining eV larda o‘lchangan kengligini, h – fotonlar energiyasini, h – Plank doimiysini,  – fotonlar chastotasini,  – fotonlar to‘lqin uzunligini, /T va P/T lar mos ravishda nurlanish to‘lqin uzunligini va nurlanish quvvatining haroratning 10 K o‘zgarishiga taaluqli o‘zgarishlarini ko‘rsatuvchi koeffisientlar.

3. Nazorat savollari:

1. 
   Optik aloqa tizimi uzatuvchi modulining vazifasi va tuzilishini tafsivlang.
   
2. 
   Optik aloqa tizimining uzatuvchi modulida qo‘llaniladigan yorug‘lik manbalariga qanday talablar qo‘yiladi?
   
3. 
   Optik aloqa tizimida yorug‘lik manbalarining qanday turlaridan foydalaniladi? Ular qanday materiallardan tayyorlanadi?
   
4. 
   Yorug‘lik diodining tuzilishi va ish prinsipini tafsivlang.
   
5. 
   Yorug‘lik diodi qanday xarakteristikalar bilan tafsivlanadi?
   
6. 
   Yorug‘lik diodining volt-amper xarakteristikasini tafsivlang. U qanday miqdoriy munosabat bilan ifodalanadi?
   
7. 
   Yorug‘lik diodining vatt-amper xarakteristikasini tafsivlang. U qanday miqdoriy munosabat bilan ifodalanadi?
   
8. 
   Yorug‘lik diodining spektral xarakteristikasini tafsivlang. Uning kengligini aniqlash usulini tushuntiring.
   
9. 
   Yorug‘lik diodining yo‘nalganlik diagrammasini tafsivlang. Yorug‘lik nurining yo‘nalganlik darajasini oshirish uchun qanday choralar ko‘riladi?
   
10. 
    Yorug‘lik diodi nurlanish samaradorligini oshirish va nurlanish quvvatini kichik yuzada mujassamlash uchun qanday usullardan foydalaniladi?
    
11. 
    Yorug‘lik diodining degradasiya jarayoniga tafsiv bering. Bu jarayon qaysi omillar tufayli yuz beradi va qanday miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi?
    
12. 
    Yorug‘lik diodining asosiy parametrlarini sanab ko‘rsating va ularni qisqacha tafsivlang.
    
13. 
    Yorug‘lik diodining afzalliklari va kamchiliklari nimada? Ularga qisqacha tafsiv bering.
    
14. 
    Lazer diodining tuzilishi va ish prinsipiga tafsiv bering. Bu prinsip kvant mexanikasining qaysi fundamental qoidalariga asoslanadi?
    
15. 
    Lazer diodi nurlanishining xususiyatlariga tafsiv bering.
    
16. 
    Ikki yoqlama geterotuzilishli lazer diodining energetik diagrammasini chizib ko‘rsating, bu turdagi lazer diodining ish jarayonini tafsivlang.
    
17. 
    Lazer diodining volt-amper va vatt-amper xarakteristikalariga tafsiv bering.
    
18. 
    Tashqi muhit haroratining o‘zgarishi lazer diodi nurlanish spektri va quvvatiga qanday ta’sir etadi?
    
19. 
    Bir modali va ko‘p modali lazer diodlarining spektral xarakteristikalarini tafsivlang. Bu xarakteristikalar yorug‘lik diodining spektral xarakteristikasidan qanday farq qiladi?
    
20. 
    Bir modali lazer diodlarining qanday turlari mavjud? Ularning sh xususiyatlarini tafsivlang.
    
21. 
    Optik signallarni to‘lqin uzunligi bo‘yicha zichlashtirishda bir modali lazer diodlarining qaysi turlaridan foydalaniladi?
    

4. Amaliy mashg‘ulotga yakun yasash

Tolali optik aloqa tizimlarida qo‘llaniladigan yorug‘lik manbalari – yorug‘lik diodlari va lazer diodlarning tuzilishi, ish prinsipi, xarakteristika va parametrlariga oid o‘quv materiallari o‘rganildi. Yorug‘lik manbalarining parametrlarini hisoblash bo‘yicha amaliy ko‘nikmalar egallandi.

5. Foydalaniladigan adabiyotlar

1. 
   Убайдуллаев Р.Р. Волоконно–оптические сети. -М.: Экотрендз, 2000. 67 с.
   
2. 
   Mirazimova G.X. Optik aloqa asoslari: O‘quv qo‘llanma., t.f.n., dosent Isaev R.I. mas’ul muharrirligi ostida.-Toshkent, TATU bosmaxonasi, 2006.- 136 b.
   
3. 
   Игнатов А.Н. Оптоэлектронные приборы и устройства. – М.: Экотрендз, 2006.-270 с.
   
4. 
   Фриман Р. Волоконно–оптические системы связи: Перевод с английского под ред. Н.Н. Слепова.–М.: Техносфера, 2003. -380 с.
   

7.6. Topshiriqning 2-bandini bajarish bo’yicha ko’rsatmalar

Yarim o‘tkazgichli yorug‘lik manbalari - yorug‘lik diodi va lazer diodi uchun o‘rinli bo‘lgan quyidagi miqdoriy munosabatdan foydalanib, nurlanuvchi fotonlar energiyasi h ni aniqlaymiz.

h=ΔW_m.e.s (7.6.1)

U holda nurlanish chastotasi
_{ } ^Wm.e.s

h

, (7.6.2)

nurlanish to‘lqin uzunligi

с₀
  _

(7.6.3)

miqdoriy munosabatlar bilan aniqlanadi.

Lazer diodining nurlanish quvvati

^Pnurl ^{ N} f

 h

, (7.6.4)

nurlanish to‘lqin uzunligi va nurlanish quvvatining haroratning o‘zgarishi tufayli o‘zgarishlari esa, mos ravishda

 ^ Т


(7.6.5)

_Т 

^Pnurl

_ P

Т
 Т .

(7.6.6)

miqdoriy munosabatlar bilan aniqlanadi.

Topshiriqni bajarish bo‘yicha misol keltiramiz:

Yorug‘lik manbai (yorug‘lik diodi yoki lazer diodi) nurlanish to‘lqin uzunligi va nurlanish quvvatini tafsivlovchi quyidagi parametrlar berilgan bo‘lsin:

ΔW_m.e.s.=1,9 eV; N_f=5∙10¹⁵ 1/s;

^  0,3nm / grad _;

Т

^P  0,025mVt / grad


;


Т  40⁰ K _.

Ushbu yorug‘lik manbaining quyidagi parametrlari qiymatlarini aniqlang:

h=?; =?; =?; P_nurl=?;=?; P=?
Masalaning yechimi:

(7.6.1) miqdoriy munosabatga ko‘ra yorug‘lik manbai tomonidan nurlanadigan fotonlar energiyasini aniqlaymiz:

^{h  W}m.e.s.

 1,9эВ  1,9 1,6 10^19 j  3,0410^19 j

U holda (7.6.2) va (7.6.3) miqdoriy munosabatlardan foydalanib, nurlanish chastotasini

_{ } ^Wm.e.s. _

h

3,04 10^19 j

6,62 10^34 j  s

 4,5

10¹⁴

Hz _,

va nurlanish to‘lqin uzunligini topamiz:

с₀
  <sub>

</sub> 310⁸ m / s

4,510¹⁴1/ s

 666,6nm _.

(7.6.4) miqdoriy munosabatdan foydalanib, yorug‘lik manbai nurlanish quvvatini aniqlaymiz:

^Рnurl

 h  N _f

 1,9 1,6 10^19 j  510^{15 1}  7,6 10^4Vt  0,7610^3Vt  0,76mVt

s

(7.6.5) va (7.6.6) miqdoriy munosabatlarga ko‘ra, mos ravishda nurlanish to‘lqin uzunligi va nurlanish quvvatining haroratning 400 K ga o‘zgarishiga mos kelgan o‘zgarishlarini topamiz.

  0,3

nm grad

 40⁰  12nm _,

P  0,025 ^mVt

grad

 40⁰  1mVt _.

Shunday qilib, haroratning ortishi nurlanish to‘lqin uzunligining ortishiga va nurlanish quvvatining esa kamayishiga olib keladi. Buning sababi shundaki, haroratning ortishi energetik sathlar oralig‘ining ortishiga va buning natijasida yarim o‘tkazgich man etilgan energetik sohasining torayishiga va nurlanish to‘lqin uzunligining ortishiga olib keladi.