6.3.5. Джерела випромінювання та фотоприймачі

Волоконно-оптичні лінії зв’язку мають більш жорсткі й специ­фічні вимоги до джерел випромінювання. Внаслідок великої дов­жини світловода (оптичного волокна) потрібне особливо ретельне узгодження спектральних характеристик випромінювача й волок­на з метою зниження загасання сигналу. Величина втрат при уведенні випромінювання в оптичне волокно обумовлена кутом розбіжності променів у пучку випромінювання. Оскільки швид­кість поширення випромінювання залежить від довжини хвилі» під час цього процесу відбувається поділ його спектральних скла­дових (хроматична дисперсія), що тим помітніший, чим більша довжина оптичної лінії зв’язку й чим ширша спектральна характе­ристика випромінювача. Наприклад, при напівширині спектраль­ної характеристики 35...45 нм добуток оптичної ширини смуги випромінювання на довжину лінії обмежується 100...140 МГц • км. Тому при передачі по оптичних каналах великого обсягу інфор­мації потрібна висока швидкодія випромінювачів.

Джерела випромінювання на основі А1_жОа₁__гАв мають най­більш вдалу комбінацію властивостей для застосування у волокон­но-оптичних лініях зв’язку.

У волоконно-оптичних лініях зв’язку застосовуються також ла­зерні діоди на А1_Л.Оа₁___гАз, які мають швидкодію до 1 ГГц і кут розбіжності 40 х 10°, у той час як для світлодіодних випроміню­вачів у кращому разі ці значення становлять 200 МГц і 120 х 40°. Однак світлодіоди дешевші й мініатюрніші за лазерні діоди, мен­ше піддаються впливу температурних змін, більш стабільні, мають практично лінійні ватт-амперні характеристики, що важливо при роботі з аналоговими сигналами.

Як випромінювачі придатні світлодіоди й лазери на основі гете- роструктур ОаАІАв і твердотільні ІАГ-Ш-лазери, що забезпечують значну потужність випромінювання (-10...50 мВт) і зручність її уведення у волокно. Для ОаАІ Ав-світлодіодів типове значення по­тужності випромінювання становить 1...5 мВт.

В якості приймача використовують одиночний або матричний фотодіод — лавинний або р-і-п-фотодіод. Використовуються фото­приймачі на основі 8і, СаАз і АІ_гСа₁__їА.ч: з гомопереходом, зазви­чай одержуваним дифузією цинку, епітаксіальні. з гетероперехода- ми, діоди з бар’єром Шотткі.

У гомопереходних фотоприладах товщина шару, що пропускає випромінювання, повинна бути мінімальною, щоб генерація носіїв здійснювалася поблизу р-п-переходу. Однак це збільшує послідов­ний опір поверхневого шару й, отже, знижує ККД перетворення. Спектральна чутливість таких приладів різко падає при збільшен­ні енергії фотонів. Гетеропереходи позбавлені цих недоліків завдя­ки ефекту «вікна». Вони характеризуються такими перевагами:

® фотони з енергією ₂ > Ь.\> > Е^ проходять майже без погли­нання через широкозонний матеріал, поглинаються поблизу

області об’ємного заряду і створюють електронно-діркові пари;

• коефіцієнт поділу для таких носіїв може бути близький до одиниці, оскільки в цьому разі область поглинання майже збігається з областю поділу;

• товщина широкозонної області гетеропроходу може бути ве­ликою, а рівень легування високим, що знижує втрати на внутрішньому послідовному опорі.