Etude d’une source et d’un détecteur utilisés dans un montage d’optique.
On étudie un montage, qui utilise comme source lumineuse une diode laser qui émet de la lumière dont la
longueur d’onde dépend du courant (courant d’injection) qui traverse la diode. Quand la diode est
parcourue par un courant constant Io, elle émet une radiation monochromatique de longueur d’onde o.
En superposant à Io un courant iDL(t), petit devant Io, on provoque une variation (t) de la longueur
d’onde, proportionnelle à iDL(t), sans variation notable de la puissance optique émise.
On posera = iDL, où est une constante positive.
D’autre part, le détecteur convertit le signal optique reçu en sortie du montage d’optique, en un signal
électrique pouvant subir divers traitements analogiques et numériques.
A. Circuit de modulation de la diode laser
Dans les conditions d’utilisation, le schéma électrique équivalent du laser, donné sur la figure 1, est
constitué d’une résistance RS en série avec une diode à jonction DL alimentée par une source de courant
continu Io non représentée sur cette figure.
1. Le circuit de modulation qui délivre le courant iDL(t) provoquant le décalage de longueur d’onde est
schématisé sur la figure 1. On utilise un amplificateur opérationnel idéal (AOI) fonctionnant en régime
linéaire.
On rappelle qu’un amplificateur opérationnel idéal a une tension différentielle d’entrée (V+ - V-),
nulle en régime linéaire et une impédance d’entrée infinie.
Figure 1.
1.a. Calculer la tension v à la sortie de l’AOI, en fonction des tensions d’entrée e(t) et de sortie s(t)
du montage et des résistances R1, R2, R3.
1.b.Calculer le courant iDL(t) traversant la diode laser en fonction de e(t), s(t) et des résistances R1,
R2, R3 et R4.
Montrer que pour R2 = R3 +R4 le courant iDL(t) ne dépend pas du circuit d’utilisation (diode
laser), c’est-à-dire ne dépend pas de s. En déduire, dans ce cas, la fonction du montage. On se
placera dans ce cas pour la suite du problème.
2. La tension e(t) appliquée au circuit d’alimentation de la diode est obtenue en sortie du circuit de la
figure 2, comportant un AOI fonctionnant en régime linéaire et deux interrupteurs à deux positions, K1 et
K2. La tension E appliquée à la borne (2) de K2 est continue. Initialement les interrupteurs sont en
position (l). A l’instant t = 0, K1 et K2 basculent simultanément en position (2), jusqu’à l’instant t = où
K1 puis K2 reviennent en (l).