ejercicios resueltos optoelectronica 12722

OPTOELECTRNICA CURSO 06/07 ELAI-EUITI

TEMA 1 - INTRODUCCIN

Problema 1 Un lser de inyeccin tiene una regin activa GaAs con un salto de energa de 1.43 eV, si la velocidad de la luz en el material es v=108 m/s, calcule:

1. La longitud de onda de las emisiones pticas del dispositivo y su ancho de frecuencia en Hertz cuando el ancho espectral es 0.1 nm.

2. El mdulo del vector de ondas h = 6,624 10-34 J.seg ; c = 3 108 m/s

Problema 2 Una fuente de luz puntual emite una potencia de 10W de forma istropa a una longitud de onda de =500nm. Calcule

1. La intensidad radiante y la intensidad luminosa 2. La irradiancia y la iluminancia a una distancia de 1 Km de la fuente 3. La energa de un fotn a esa longitud y a la velocidad de la luz c = 3 108 m/s

4. El nmero de fotones por unidad de tiempo que atraviesa una superficie de 1mm2

colocada a 1Km de la fuente

h = 6,624 10-34 J.seg ; c = 3 108 m/s

Problema 3 Calcular el ngulo crtica para obtener una reflexin interna total entre In1-xGaxAsyP1-y y GaAs trabajando en la tercera ventana a una longitud de onda =1550nm

Datos: GaAs : r=1 y r=13,1 In1-x Gax Asy P1-y siendo x= 0,4084 e y=2,2x Para determinar el valor del ndice de refraccin se puede utilizar la frmula de Nahoruy-Pollack: n(y)= 3,4+0,256y-0,095y2

Cuestin

Explicar cuales son las principales diferencias entre un material de gap directo y uno de gap indirecto. Poner un ejemplo de cada uno de estos materiales


Problema 1 Un lser de inyeccin tiene una regin activa GaAs con un salto de energa de 1.43 eV, si la velocidad de la luz en el material es v=108 m/s, calcule: 3. La longitud de onda de las emisiones pticas del dispositivo y su ancho de frecuencia en

Hertz cuando el ancho espectral es 0.1 nm. 4. El mdulo del vector de ondas h = 6,624 10-34 J.seg ; c = 3 108 m/s

Solucin 1. El salto de energa es 1.43 eV

m)( 0,289

10 43x1,6,110 x 10 6,624

E vh

19-

8-34===

Si =1nm

Hz19 9,3910 0,1)10 867,0(

10 3 c 9-9-26-8

2 ===

2. 1-66- m10 7,2110 868,022h ==

=

Problema 2 Una fuente de luz puntual emite una potencia de 10W de forma istropa a una longitud de onda de =500nm. Calcule

5. La intensidad radiante y la intensidad luminosa 6. La irradiancia y la iluminancia a una distancia de 1 Km de la fuente 7. La energa de un fotn a esa longitud y a la velocidad de la luz c = 3 108 m/s

8. El nmero de fotones por unidad de superficie que atraviesa una superficie de 1mm2

colocada a 1Km de la fuente

h = 6,624 10-34 J.seg ; c = 3 108 m/s

Solucin 1. Fuente de luz puntual emitiendo de forma istropa (sr) 4 =

lm09,220610x609,220lum ==


cd 8,1754

09,2206I sg/J 795,0410I lumlum

radrad ==

====

2. lux 10 8,1751000

8,175dI

E :anciaminIlu W/m10 5,791000

795,0dI

E :aIrradianci 6-22lum2-8

22rad ======

3. Energa de un fotn a =500nm : J10 3,9 10 500

10 3 x 10 6,624c hE 199-8-34

f==

4. El flujo sobre un rea A

sg/J10 5,79W10 5,7910x10 5,79A E A

E Irradiacia 14-14-6-8recibidorecibido =====

619-

-1410 2

10 9,310 5,79n == fotones/sg

Problema 3 Calcular el ngulo crtica para obtener una reflexin interna total entre In1-xGaxAsyP1-y y GaAs trabajando en la tercera ventana a una longitud de onda =1550nm Datos:

GaAs : r=1 y r=13,1 In1-x Gax Asy P1-y siendo x= 0,4084 e y=2,2x Para determinar el valor del ndice de refraccin se puede utilizar la frmula de Nahoruy-Pollack: n(y)= 3,4+0,256y-0,095y2

Solucin 1. 61,31,13 n rrGaAs === y= 0,89848 n(y)= 3,4+0,256x0,89848 -0,095x0,898482 =3,55533

Reflexin total n1>n2

016,803,61

3,55533sen arc nnsen arc

nn

2sen

nnsen

1

2

1

2c c

1

2 =====

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