Конспект лекций по учебной дисциплине «Приборы СВЧ и оптического диапазона» по направлению подготовки: 210700 – Инофокоммуникационные технологии и системы связи (квалификация (степень) «бакалавр») (290,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

УДК 621.385.6, 621.373.826, 621.383 Клюев Д.С., Осипов О.В. Приборы СВЧ и оптического диапазона. Конспект лекций. — Самара: ФГОБУ ВПО ПГУТИ, 2014. — 209 с. Учебная дисциплина «Приборы СВЧ и оптического диапазона» (ПСВЧ и ОД) входит в вариативную часть профессионального цикла основной образовательной программы подготовки бакалавров по направлению 210700 - Инофокоммуникационные технологии и системы связи, профиль подготовки «Сети и системы радиосвязи». Основными целями преподавания дисциплины являются: формирование у студента системы необходимых знаний о физических принципах работы оптоэлектронных и СВЧ приборов; формирование у студента системы необходимых знаний об оптоэлектронных и СВЧ приборах для последующего изучения специальных дисциплин и решения производственных и исследовательских задач; овладение основами расчётов оптоэлектронных и СВЧ приборов, получение общих знаний по их применению. Основными обобщенными задачами дисциплины являются: изучение основных физических законов и явлений, лежащих в основе работы оптоэлектронных и СВЧ приборов; изучение основных характеристик оптоэлектронных и СВЧ приборов; приобретение студентами практических навыков работы с оптоэлектронными и СВЧ приборами, а также аппаратурой для исследования характеристик и измерения параметров этих приборов. Изучению дисциплины ПСВЧ и ОД предшествует формирование общекультурных и профессиональных компетенций в дисциплинах: математический анализ, физика, теория электрических цепей, электроника, электромагнитные поля и волны, метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях. Конечным результатом обучения по дисциплине является формирование у студентов основополагающих компетенций по проектированию и практическому применению современных приборов СВЧ и оптического диапазона. Рецензент: к.т.н., доц. Нагорная М.Ю. Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики» У Клюев Д.С., Осипов О.В., 2014 2

Стр.2

Оглавление Список сокращений и обозначений...................................6 Введение..................................................................................7 Лекция 1................................................................................ 14 Тема 1. Пролетный клистрон........................................... 14 Введение ........................................................................ 14 Раздел 1.1. Устройство и принцип работы двухрезонаторного пролетного клистрона................. 14 Раздел 1.2. Уравнение скоростной модуляции .......... 16 Раздел 1.3. Группировка электронного пучка по плотности методом дрейфа..................................... 20 Раздел 1.4. Кинематическая теория группировки электронов при использовании преобразования методом дрейфа............................................................. 22 Раздел 1.5. Форма волны конвенционного тока в пространстве дрейфа и в выходном зазоре.............. 25 Раздел 1.6. Электронный КПД двухрезонаторного клистрона ..................................... 29 Раздел 1.7. Двухрезонаторные клистронные усилители....................................................................... 32 Раздел 1.8. Коэффициент усиления двухрезонаторного клистрона ..................................... 35 Лекция 2................................................................................ 42 Тема 2. Отражательный клистрон................................... 42 Введение ........................................................................ 42 Раздел 2.1. Устройство и принцип работы отражательного клистрона........................................... 42 Раздел 2.2. Конвекционный ток в отражательном клистроне ......................................... 50 Раздел 2.3. Основные параметры и характеристики отражательного клистрона. Условие самовозбуждения........................................... 54 Раздел 2.4. Электронная перестройка частоты в отражательном клистроне ......................................... 58 Лекция 3................................................................................ 65 Тема 3. Лампа бегущей волны типа О............................ 65 3

Стр.3

Введение ........................................................................ 65 Раздел 3.1. Устройство и принцип работы ЛБВО...... 68 Раздел 3.2. Основные параметры и характеристики ЛБВО............................................... 73 Лекция 4................................................................................ 78 Тема 4. Лампа обратной волны типа О........................... 78 Введение ........................................................................ 78 Раздел 4.1. Устройство и принцип работы ЛОВО..... 78 Раздел 4.2. Зоны генерации ЛОВО.............................. 85 Раздел 4.3. Электронная перестройка частоты в ЛОВО........................................................................... 88 Лекция 5................................................................................ 94 Тема 5. Гелий-неоновый лазер......................................... 94 Введение ........................................................................ 94 Раздел 5.1. Принцип работы гелий-неонового лазера ................................................ 94 Раздел 5.2. Устройство гелий-неонового лазера........ 98 Лекция 6.............................................................................. 102 Тема 6. Основы теории полупроводников. Электролюминесценция................................................. 102 Введение ...................................................................... 102 Раздел 6.1. Зонная структура полупроводников...... 104 Лекция 7.............................................................................. 115 Тема 6. Основы теории полупроводников. Электролюминесценция (продолжение)....................... 115 Раздел 6.2. Электрические переходы в полупроводниках...................................................... 115 Раздел 6.3. Люминесценция....................................... 121 Лекция 8.............................................................................. 128 Тема 7. Светоизлучающие диоды.................................. 128 Введение ...................................................................... 128 Раздел 7.1. Основные принципы работы светоизлучающих диодов (СИД)............................... 129 Раздел 7.2. Конструкции светоизлучающих диодов........................................................................... 132 4

Стр.4

Раздел 7.3. Светоизлучающие диоды на основе одинарного и двойного гетеропереходов. Характеристики светоизлучающих диодов.............. 135 Лекция 9.............................................................................. 143 Тема 8. Полупроводниковые инжекционные лазеры.. 143 Введение ...................................................................... 143 Раздел 8.1. Полупроводниковый лазер на основе гомоперехода............................................................... 148 Раздел 8.2. Полупроводниковый лазер на основе одинарного гетероперехода ....................................... 151 Лекция 10............................................................................ 155 Тема 8. Полупроводниковые инжекционные лазеры (продолжение) ................................................ 155 Раздел 8.3. Полупроводниковый лазер на основе двойного гетероперехода ........................................... 155 Раздел 8.4. Устройство и параметры современного лазера на двойном гетеропереходе... 159 Раздел 8.5. Вертикально-излучающие лазеры.......... 163 Лекция 11............................................................................ 169 Тема 9. Фотоприёмники ................................................. 169 Введение ...................................................................... 169 Раздел 9.1. Фоторезистор ........................................... 170 Раздел 9.2. Фотодиоды ............................................... 172 Раздел 9.3. Фотодиоды с p-i-n структурой................ 180 Раздел 9.4. Фотодиоды с поверхностным барьером Шоттки........................................................ 184 Раздел 9.5. Фотодиоды с гетеропереходом .............. 187 Раздел 9.6. Оптроны.................................................... 190 Заключение......................................................................... 198 Список литературы.......................................................... 199 Глоссарий ........................................................................... 201 5

Стр.5