南郵《光電綜合設計》報告3

1、課程設計報告 B01060704 嚴丹A3.1課題要求： 一個1.55,的半導體激光器，在溫度300K時其閾值電流密度是350A/,n=2.2×10,=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編程畫出延遲時間t隨最終電流密度J的變化曲線，J的范圍是從1.2倍J到3.5倍J。若激光器的起始電流密度是0.5倍J，同樣畫出延遲時間t隨最終電流密度J的變化曲線，J的范圍是從1.2倍J到3.5倍J。設計要求： 具有輸入輸出界面； 調整輸入數(shù)據(jù)，得出相應結果，并進行分析。參考：光電子器件第十一章。2課題分析及設計思路：本題涉及到光電子知識，半導體激光器的

2、延遲時間和材料的結構，性質以及驅動電流都有關系，忽略非輻射復合，得到時延公式為：其中： ，本題的任務就是畫出在不同值下 隨J變化的函數(shù)曲線.3模型創(chuàng)建與編程：時的代碼：r=2.3;Jth=350;J0=0;J=1.2*Jth:2.5*Jth;td=r.*log(J-J0)./(J-Jth);axes(handles.axes1);cla;plot(J,td,'b'),grid,xlabel('J/A/cm2'),ylabel('td/ns'),title('J0=0'),axis(400 900 0 4.5);時：r=2.3;Jt

3、h=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仿真調試與結果分析：顯然，隨著初始電流的增大，時延減小。A4.1 課題要求：實驗測得半導體發(fā)光二極管結偏電壓與注入電流的一組數(shù)據(jù)為：Vj(v)1.002.002.012.022.0

4、32.04Ij(A)0.0000.0490.0730.1100.1690.265Vj(v)2.052.062.072.082.092.10Ij(A)0.4220.6841.1261.8753.1575.360試根據(jù)該組數(shù)據(jù)，建立適當?shù)臄?shù)學模型，可根據(jù)結電壓計算相應注入電流，并畫出發(fā)光二極管的電流電壓特性曲線。設計要求：（1）具有輸入輸出界面；調節(jié)輸入值，得到不同結果。 （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課題分析及設計思路：調用interp1函數(shù)實現(xiàn)連續(xù)的一維線性插值，繪出圖像。難點在于插值方法的選擇。3模型創(chuàng)建與編程：代碼：global volt

5、;global Vj;global Ij;result=interp1(Vj,Ij,volt,'spline');set(handles.edit2,'String',num2str(result);4仿真調試與結果分析：該擬和圖驗證了二極管典型的伏安特性，正向偏壓時只有超過某一數(shù)值時才有明顯的電流，該電壓稱為導通電壓，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，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. 橢圓偏振光的計算機模擬1課題要求： 公式： 設計任務：作出對應不同值的橢圓偏振圖。 設計要求：1

6、.有輸入輸出界面；2.可根據(jù)輸入的不同參數(shù)值，查看結果。參考：物理光學與應用光學西安電子出版社P242課題分析及設計思路：由于題中給出的橢圓方程為隱函數(shù)，實現(xiàn)困難。于是考慮化為參數(shù)方程，并設，有。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+angel);axes(handles.axes1);cla;plo

7、t(x,y),axis('equal'),grid;,xlabel('Ex'),ylabel('Ey')4仿真調試與結果分析：實用滑塊控制相位，界面上還設置了動畫繪圖按鈕，便于看出旋光的方向。以下是運行界面。 動畫抓圖：更改相位差可以得到不同的偏振圖樣。C1。激光器模式匹配方案設計：1課題要求：設計任務：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)，設計出該模式匹配系數(shù)的具體參數(shù)：透鏡焦距f，物方光束束腰到透鏡距離,物方光束束腰到透鏡距離等。設計要求：1.有輸入輸出界面； 2.可輸入不同諧振腔參數(shù)值，查看結果。 參考：矩

8、陣光學第三章；激光原理第二章2課題分析及設計思路：所謂諧振腔匹配，即已知兩個諧振腔出光參數(shù)的情況下通過一個單透鏡合理放置使前一個腔的出光與后一個腔的出光重合，實現(xiàn)匹配震蕩。利用高斯光束的單透鏡變換公式可以推導：，；聯(lián)立，可以解出當時；當時；其中，。本題的難點在于公式的推導和根的取舍。考慮兩種實用的情況：一種是已知兩個腔之間的間距，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 q01;global q02;global lembda;global z1;global z2;global z1x;global z2x;global z0;globa

9、l f;global draw;w01=sqrt(q01*lembda/pi);w02=sqrt(q02*lembda/pi);A=w01/w02+w02/w01;if q01=q02 f=(sqrt(4*z02+(z02+A2*q01*q02)*(A2-4)-2*z0)/(A2-4);else f=(z02+A2*q01*q02)/(4*z0);endz1=f+(w01/w02)*sqrt(f2-q01*q02);z1x=f-(w01/w02)*sqrt(f2-q01*q02);z2=f+(w02/w01)*sqrt(f2-q01*q02);z2x=f-(w02/w01)*sqrt(f2-q

10、01*q02);if (abs(z1+z2-z0)>0.000001) z1=NaN; z2=NaN;endif (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-q

11、01*q02);z1x=f-(w01/w02)*sqrt(f2-q01*q02);z2=f+(w02/w01)*sqrt(f2-q01*q02);z2x=f-(w02/w01)*sqrt(f2-q01*q02);if (z1<0 | z2<0) z1=NaN; z2=NaN;endif(z1x<0 | z2x<0) z1x=NaN; z2x=NaN;end由于位置有兩個解，所以需要判斷是否為合理解。在繪圖時也要考慮兩種情況。以下為繪圖的代碼：global q01;global q02;global lembda;global z1;global z2;global z1

12、x;global z2x;global z0;global f;global draw;draw=draw+1;if (mod(draw,2)=1) l1=z1; l2=z2; set(hObject,'String','Plot 1');else l1=z1x; l2=z2x; set(hObject,'String','Plot 2');endw01=sqrt(q01*lembda/pi);w02=sqrt(q02*lembda/pi);x1=-1:0.01:l1;x2=l1:0.01:5;y1=w01.*sqrt(1+x1.

13、2./q012);y2=w02.*sqrt(1+(x2-l1-l2).2./q022);axes(handles.axes1);cla;hold on;plot(x1,y1,'r'),axis(-1 5 -3e-3 3e-3);plot(x1,-y1,'r');plot(x2,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仿真調試與結果分析：以下是運行界面，列出了兩組解和圖像。藍色的為透鏡和其焦距。更改輸入?yún)?shù)可以得到不同的計算和繪圖結果。程序設計小結： 通過這兩周對專業(yè)課題的設計。在掌握了Matlab編程技巧的同時，加深了對專業(yè)課知識的理解和綜合應用。A3是光電子