domingo, 14 de marzo de 2010

Modelo Electroópticode un láser


Esquema externo del subcircuito 
Relación entre el circuito híbrido real y el modelo




Además de los dispositivos físicos integrados con que cuenta este componente, se añadirán nodos que nos permitirán medir o actuar sobre diferentes variables de interés. Así, se han incluido los nodos TLaser, TTerm, TCasey TAmbque dan cuenta de las diferentes temperaturas durante el funcionamiento del dispositivo en Voltios por ºC, y el nodo POptque indicarála potencia óptica emitida por el láser en Voltios por mW.

Características eléctricas del láser

Corriente directa (IF) vs. Voltaje directo (VF)
??Fundamentalmente se pretende con esta parte simular el comportamiento de la curva IF/ VFdel láser.
??Las características eléctricas del diodo láser básicamente se modelarán mediante un diodo cuyos parámetros DC (RS, IS) se seleccionarán de forma que coincidan sus propiedades con las del láser.
??Puesto que necesitaremos en otras partes del subcircuitomonitorizar la corriente que atraviesa el láser colocamos una fuente de tensión de 0V en serie con el diodo para poder referenciar la corriente que lo atraviesa.

Modelo electroópticoI

Potencia óptica emitida (Popt) vs. Corriente directa (IF)
??Simularemos la potencia óptica mediante alguna variable eléctrica. En concreto se desea que el voltaje en el nodo POPT del subcircuitonos indique la potencia óptica en razón de 1V/mW.
??Además, como la temperatura del láser condiciona de forma importante su respuesta, incluiremos elementos dependientes de dicha temperatura, la cual, como veremos más adelante, estarárepresentada mediante la tensión en un determinado nodo.
??Desarrollaremos el modelo siguiendo
las siguientes fases:
1.Modelado del comportamiento
estacionario a cuatro temperaturas
diferentes según la figura con
elementos discretos
2.Ajuste de los componentes discretos
por componentes variables continuos
con la temperatura del láser
3.Añadir los elementos necesarios para
modelar la respuesta transitoria a un
pulso de corriente sin modificar el
comportamiento estacionario

Comportamiento estacionario modelado con elementos discretos??El comportamiento IF-Poptes similar a la curva VF-IFde un diodo. Modelaremos Poptcomo la corriente que atraviesa un diodo e IFcomo la tensión que cae en ese diodo.??Utilizamos H1, una fuente de tensión controlada por la corriente real IFpara generar la tensión que cae en un diodo estándar D2 (sin modificar sus parámetros por defecto). La corriente que atraviese D2 tendráel sentido de Popt. Ajustaremos el factor de escala K, de H1 de forma que esa corriente sea equivalente a 1mA por cada 1mW de Popt.??Añadimos V2 para poder mover el codo correspondiente a la Ithdel láser y R2 para ajustar la pendiente o eficiencia del láser. En este caso dejamos el diodo estándar y añadimos en serie V2 y R2 porque estos elementos deben variar con la temperatura.??Para obtener Poptcomo tensión en el nodo Poptañadimos V3 de 0V para monitorizar la corriente que pasa por D2 y la convertimos a tensión con H2 con un factor de escala 1000. Obtendremos por tanto 1V en el nodo Poptpor cada 1mW de Poptemitida.??Debemos obtener el valor de K y cuatro valores de R2 y de V2 que ajusten el modelo a las cuatro temperaturas.

Se deben simular la diferentes temperaturas que alcanzan diferentes puntos críticos del dispositivo
??Diodo Láser
??Termistor
??Carcasa
??El modelo térmico se basa en las siguientes relaciones duales:
??La temperatura de un punto en ºC se simularámediante la tensión en voltios en dicho punto
??El flujo de calor o potencia disipada entre dos puntos serála corriente que circule entre ambos. La corriente tendráel sentido de calentar el nodo al que vaya, por tanto de aumentar la tensión en dicho nodo. La relación debe ser de un amperio por vatio
??La resistencia térmica expresada en ºC/W de un elemento frente a otro, se simularámediante una resistencia de igual valor en ohmios
??Cada elemento podrátener una capacidad o inercia térmica, que se simularámediante un condensador cuyas unidades equivalentes serán 1F=1W·s/ºC
??Las variaciones de temperatura pueden deberse a dos causas:
??Variación de la temperatura ambiente
??Variación de la potencia disipada en el diodo láser. Podráaproximarse como la potencia consumida por el láser Pc=VF·IFmenos la potencia óptica emitida
??Supondremos que los demás componentes no disipan calor


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