Способ определения потока излучения полупроводникового излучателя

(56)т. 46АвВ 409 ыпэ Зуское св ения 0а 1,о лок-схемаспособа; нат временитока 1 роро гово гона Фиг.3 а,амплитуд06 и напря ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТОКА ИЗЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к энергетической фотометрии и предназначенодля повышения точности измерения поИзобретение относится к энергетической фотометрии и предназначено для обеспечения высокой точности измерения потока излучения полупровод-. никовых лазеров и излучающих диодов.Цель изобретения - повышение точ" ности способа определения потока из" лучения полупроводниковых излучателей путем устранения разницы в распределении тепловых полей в объеме излучателя при пропускании через него импульсов прямого и обратного тоНа фиг.1 представлена б устройства для реализации фиг.2 а, б - зависимости амплитуд импульсов прямого напряжения 11 при наличии тока прямого смещения 1; б - эависимости от времен импульсов обратного тока тока излучения полупроводниковых из-лучателей . Способ заключается в опре делении потока излучения по разности подводимой к излучателю электрической мощности в прямом и обратном .направлениях при одинаковой температуре его р-п-перехода, причем для обеспечения отсутствия тепловых перетоков, укаэанную мощность подают в виде последовательности одиночных импульсов тока, а о температуре р-и-перехода судят . по напряжению на излучателе при достижении задним фронтом импульсов порогового тока, при котором появляется излучение, 3 ил,ж при наличии порогового то к прямого смещенияУстройство для реализации способа содержит генератор 1 электрического вам тока, питающий исследуемый иэлуча- ф тель 2. Генератор 1 имеет возможность 1 задавать режимы постоянного и импульсного питания излучателя 2 и постоянного смещения в широком диапазонедлительностей и амплитуд. Для измерения значений тока и напряжения питания излучателя используются, например, цифровые импульсные амперметр3 и вольтметр 4 соответственно, адля контроля излучения используют фо топриемное устройство (ОПУ) 5. аеасДля определения потока излучения исследуемого полупроводникового излучателя 2 подводят к излучателюэлектрическую мощность от генератора 1 при прямом и обратном токах пи 3 499283 тания излучения, при этом поддерживают температуру в области р-и-перехода излучателяпри прямом и обратном токах питания одинаковой путем подачи мощности при прямом и обратном токах питания в виде прямоугольных электрических импульсов, длительность которых предварительно определяют из условия обеспечения отсутст О вия тепловых потоков перетоков между областью р-и-перехода и остальными элементами излучателя при наличии по стоянного тока прямого смещения, значение которого также предварительно 15 определяют из того же условия, при этом контроль эа температурой излучателя в области его р-и-перехода в процессе подведейия мощности при прямом и обратном токах питания осуще ствляют по значению напряжения постоянного тока прямого смещения; а собственно суждение о значении потока излучения осуществляют по разности значений указанной подводимой мощнос ти при прямом и обратном токах питания вНеобходимость в поддержании температуры области р-и"перехода излучатео ля при прямом и обратном токах питания одинаковой обусловлена следующйм,При подаче на полупроводниковый излучатель электрической моЩности при прямом и обратном токах питания имеют место тепловые перетоки между облас тью р-и-перехода излучателя и осталь" ными его элементами, возникает неодинаковое распределение тепловых полей и температур в объеме излучателя, обусловленное в основном эффектами40 Джоуля-Ленца и Пельтье за счет разноговыделения тепла в разных точках объема излучателя при существенно отличных значениях прямого и обратного токов питания. Составляющие погреш костей измерения могут достигать недопустимо больших значений. Для исключения тепловых перетоков между элементами излучателя и областью его р-и-перехода необходимо подавать на излучатель электрическую мощность в виде прямоугольного импульса такой длительности, чтобы основная доля поглощенной излучателем мощности сосредоточилась только в области его р-и- перехода как при прямом, так и обратном токах питания.При этом необходимо для повыше ния точности измерения добиться и 4одинаковости температуры, в области р-п-перехода излучателя при прямом и обратном токах питания. Между температурой области р-и-перехода полупроводника и напряжением его прямого тока существует однозначная зависимость, что позволяет использовать значения напряжения прямого тока смещения в качестве параметра контроля за указанной температурой. Установление постоянного прямого тока смещения при.подаче мощности на излучатель не должно приводить к указанным тепловым перетокам, т.е. максимальное значение тока прямого смещения должно определяться в области начального излучения излучателя.П р и м е р. Подают на излучатель .2 от генераторапрямой ток и, увеличивая его значение от нуля, контролируют излучение с помощью ФПУ 5, при этом увеличение прямого тока ведут до порогового значения, при котором появляется излучение и фиксируют амперметром 3 его значение 1 прямого, тока (фиг.2 а, б).Затем от генератораподают на излучатель 2 прямоугольный импульсопрямого тока и выставляют по амперметру 3 при помощи генераторатребуемую длительность Т и амплитуду 1этого импульса при наличии постоянного тока прямого смещения 1 (фиг.2 а) .При достижении задним фронтом этого импульса значения 1 О (точка "в" на фиг.2 а), измеряют с помощью вольтметра 4 соответствующее ему значение напряжения прямого смещения.(фиг.26).После этого от генератораподают на излучатель 2 последовательную серию одиночных прямоугольных импульсов прямого тока с той же амплитудой 1 и тем же смещением 1 , но с уменьшающейся от импульса к импульсу длительностью Т (на фиг.2 а), при этом после прохождения каждого из импульсов определяют отличие между предыдущим и последующим значениями напряжения прямого смещения с, фиг.26). Указанную подачу серии импульсов прямого тока ведут до тех пор, пока не будет достигнуто равенство между зна" чениями О, = 1, = О, (фиг.2 б, точки "г") и фиксируют значение длительности импульса прямого тока Т (Фиг,2 б).5 149Указанное постоянство значениясравниваемых. разностей свидетельствует о том, что значение температуры вобласти р-и-перехода излучателя неменяется при указанном изменении длительности подаваемого на него импульса прямого тока, что, в свою очередь, свидетельствует об отсутствииуказанных тепловых перетоков междуэтой областьюи другими элементамиизлучателя,Операцию подачи последовательнойсерии одиночных прямоугольных импульсов для реальных излучателей осуществляют до длительностей импульсов,сравнимых с временем инертности используемых излучателей.После чего определяют значениеподводимой к излучателю 2 электричес 1кой мощности по данному значению прямого тока 1 и соответствующему емузначению напряжения по формуле Р= П 1 , причем измерение значенийтока и напряжения излучателя 2 производят с помощью соответственно амперметра 3 и вольтметра 4.Затем пропускают через излучательобратный ток в виде таких же импульсов, изменив лишь их полярность, самплитудой напряжения, равной амплитуде напряжения при прямом смещении,и при наличии того же тока прямогосмещения (фиг, За). Амплитуду напряжения обратного тока, регулируемую генератором 1 и измеряемую вольтметром4, выставляют равной амплитуде напряжения импульса прямого тока, и придостижении задним фронтом этого импульса (точка "д" на фиг.За) значениятока, прямого смещения 1 р, при помощивольтметра 4 измеряют соответствующее значение напряжения прямого смещения 11 и устанавливают наличие разЛности между значениями 11, и Б(фиг.36). После этого от генератора1 на излучатель 2 подают последовательную серию одиночных прямоугольных импульсов обратного тока той жедлительности Т и с тем же прямым смещением 16, но с увеличивакщейся отимпульса к импульсу амплитудой(фиг,36). После прохождения каждогоиз импульсов определяют отличие между значениями напряжения 11 и Ь;(фиг.36).При достижении равенства междуэтими значениями (точка е на фиг.36)с помощью амперметра 3 и вольтметра9283е 35 40 45фо р мул а 50 55 мой к излучателю мощности для обоих 5 10 15 20 25 30 4 измеряют значения 1, и Би по ним определяют значение проводимой к излучателю электрической мощности при обратном токе питания Р 06 1106Поток излучения полупроводникового излучателя определяют в соответствииформулои Р 66 Р 3) РфТаким образом, при подведении к полупроводниковому излучателю электрической мощности при прямом токе питания в виде прямоугольного электрического импульса определенной длительности , указанная мощность затрачивается только на нагрев области р-и-перехода и на излучение, так как при этом обеспечивается отсутствие тепловых перетоков между областью р"п-перехода и остальными элементами излучателя. При подведении к излучателю электрической мощности при обратном токе питания в виде электрического импульса той же длительности, эта мощность затрачивается только на нагрев области р-п-перехода, так как при обратном токе излучение отсутствует. Если при указанном подведении к полупроводниковому излучателю электрической мощности при прямом и обратном токах питания количество тепла, а следовательно, и температура области р-и-перехода являются одинаковыми, то разность указанных подводимых к излучателю значений мощности равна значению его потока излучения.В предлагаемом способе достигается погрешность определения потока излучения полупроводникового излучателя, не превышающей 0,1 Е, что позволяет использовать его для реализации воспроизведения размера единицы потока излучения на уровне эталона.Данные определения мощности излу" чения для излучателя АЛ 107 представлены в таблице. изобретения Способ определения потока излучения полупроводникового излучателя,включающий пропускание через полупроводниковый излучатель прямого и обратного токов, определение подводитоков при одинаковой температуре его р-и-перехода и определение потока излучения по разности значений мощности для обоих токов, о т л и ч а ю 1499283щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, предварительно определяют пороговый ток,. при котором появляется излучение полупроводникового излучателя, при этом прямой ток пропускают в виде последовательности одиночных импульсов уменьшающейся длительности при наличии постоянного тока прямого смещения, равного пороговому, фиксируют длительность им-".пульса прямого тока, при котором перестает изменяться напряжение на излучателе при достижении задним фрон" том импульса прямого тока значения 15 порогового тока, и Фиксируют зто напряжение, а обратный ток пропускают в виде последовательности одиночных импульсов с увеличивающейся амплиту" дой и с длйтельностью импульсов, рав ной Фиксируемой длительности импульсов прямого тока, и при наличии по, стоянного тока прямого смещения, равного пороговому току, Фиксируют значения амплитуд напряжения и тока, при 25которых напряжение на излучателе придостижении задним фронтом импульсаобратного тока значения пороговоготока станет равным зафиксированномупри пропускании импульсов прямого тока, а подводимые к излучателю мощности определяют по Фиксированным ампли- отудам напряжений и токов,Параметр 1=100 мА 1 80 мА 0,1 О,оф мАор ф мАУорВР , мВт Суммарная погрешность определения, Х 0,10000О, 1-1000,929831,38893,97030,98615,876 0910000 0,1-100 0,92983 1,3498 3,110 30,605 12,8021499283орректор М. Са а Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г.ужгород,арина, 1 Составитель В,Масловседактор С.Патрунева Техред ИХоданич акаэ 4687/44 Тираж 713 П НИИПИ Государственного"комитета по изобретениям и113035, Москва, Ж, Раущская наб писноеткрытиям при ГКНТ Сд. 4/5