Embedded Files
НОВИНКА: КОРПУСА BTF
Один из заказчиков поинтересовался у нас, будут ли наши лазерные/фотодиодные модули работать при сверхнизких температурах (менее 100 К, или -173 °С), и, если будут, то каким образом изменятся их характеристики. Ответа на данный вопрос у нас не было. Мы решили провести эксперименты с нашими модулями при криогенных температурах, охлаждая их путём помещения в жидкий азот (температура -196 °С) и измеряя их электрооптические характеристики. Результаты наших экспериментов представлены ниже.
1. Фотодиодные модули при низких температурах.
Мы исследовали следующие фотодиодные модули:
- PDI-20-P20-20G-W-R40-B-19-SM1-FA-0.5;
- PDI-80-P10-2G-K-R30-B-7-MM5-FU-0.5.
Результаты измерений чувствительности модулей представлены в таблице 1. Для каждого модуля мы провели три цикла охлаждения до -196 °С и нагревания до комнатной температуры +23 °С, измеряя чувствительность модулей в крайних точках. Отметим, что в результате экспериментов конструкция и герметичность модулей нарушена не была.
Таблица 1. Результаты измерений чувствительности фотодиодных модулей при цикличном изменении температуры.
При измерениях на длине волны 1310 нм уменьшение чувствительности существенно меньше, чем при измерениях на 1550 нм. Это связано с изменением ширины запрещенной зоны полупроводникового материала с температурой. Так, например, у полупроводникового материала Ga0.47In0.53As зависимость ширины запрещенной зоны приведена на Рис. 1 [E. Zielinski, H. Schweizer, K. Streubel, H. Eisele, G. Weimann; Excitonic transitions and exciton damping processes in InGaAs/InP. J. Appl. Phys. 15 March 1986; 59 (6): 2196–2204.].
Так, при температуре 23 °С (296 К) ширина запрещенной зоны данного материала порядка 0.74 эВ, что соответствует длине волны в вакууме 𝜆 = 1675 нм. При температуре -196 °С (77 К) – 0.82 эВ, и 𝜆 = 1512 нм. Таким образом, при уменьшении температуры край полосы чувствительности сдвигается в коротковолновую область (Рис. 2). Соответственно, при криогенных температурах длина волны в 1550 нм находится вблизи края полосы чувствительности фотодиодных модулей.
Рисунок 1. Зависимость ширины запрещенной зоны от температуры материала Ga0.47In0.53As.
Рисунок 2. Зависимость относительной чувствительности от длины волны.
2. Лазерные модули при низких температурах.
Мы исследовали следующие лазерные модули:
- LDI-1310-FP-1.25G-20/100-B-2-SM1-FA-CW-0.5
- LDS-1310-FP-2.5G-15/40L-B-2-SM1-FU-CW-0.5
- LDS-1530-FP-1.25G-10/40-U-2-SM1-FU-CW-0.5
- LDS-1550-FP-1.25G-10/20L-B-2-SM1-FU-CW-0.5
Лазерные модули помещались в жидкий азот (-196 °С) на 6 часов, после чего мы проводили измерения параметров модулей при комнатной температуре +23 °С. Результаты измерений до и после низкотемпературного хранения представлены в таблице 2.
Таблица 2. Результаты измерений электрооптических характеристик лазерных модулей до и после низкотемпературного хранения.
Наблюдаемые отклонения электрооптических параметров достаточно малы (не более 3%). Герметичность и конструкция модулей нарушена не была.
Выводы.
Лазерные и фотодиодные модули производства ООО «Лазерском» могут функционировать при криогенных температурах без потери герметичности и механических разрушений из-за теплового сжатия. У фотодиодных модулей при криогенных температурах незначительно (до 10%) уменьшается чувствительность при детектировании излучения длиной волны 1310 нм. При детектировании излучения длиной волны 1550 нм чувствительность уменьшается более чем в 2 раза. Основной вклад изменения чувствительности обусловлен изменением физических свойств полупроводниковых материалов с понижением температуры.
Page updated
Google Sites
Report abuse