Різновиди лазерів. Світлодіоди
Газові лазери
Види – на азоті; гелій-кадмієві; аргонові; гелій-неонові; на вуглекислому газі. Дія даного типу лазерів засновується на лавиноподібному переході атомів, збуджених електричним розрядом, з метастабільного стану у стабільний. Даний процес супроводжується випромінюванням когерентних хвиль.
Є найбільш стабільними та когерентними, проте мають дуже низький ККД (0,01-0,1%), малу потужність (0,5...200 мкВт) та досить великі розміри (мінімальна довжина колби газового лазрера – 10 см). Гелій-неонові лазери працюють у неперервному режимі, лазери на двоокису вуглецю – у імпульсному.
Твердотільні лазери
Активною речовиною є діелектрики, що містять центри люмінесценції, найчастіше використовуються лазери на рубіні та ітрій-алюмінієвому гранаті з додаванням іонів неодиму. Циліндричний стержень активної речовини у лазері є оптичним резонатором, оскільки його основи покриті відбиваючою речовиною. Тому при освітленні циліндра спалахом світла воно підсилюється і виходить крізь одну з основ.
Потужність і ККД значно більші за потужність газових лазерів (P1 мВт у неперервному режимі), розміри активного стержня невеликі (кілька міліметрів), але кут розходження досить значний - 1. Твердотілі лазери можуть працювати як в імпульсному, так і в неперервному режимах.
Напівпровідникові лазери
Являють собою напівпровідникові діоди з арсеніду галію, p-n перехід яких випромінює когерентні світлові хвилі. Виконуються у формі паралелепіпеда, відполіровані паралельні грані якого утворюють резонатор. Одна з граней є напівпрозорою, і через неї виходить промінь.
Мають високий ККД, малі розміри та високу швидкодію, і завдяки цьому використовуються в оптоволоконних системах. Разом з тим розходження є досить значним.
Світлодіоди
Світлодіоди являють собою напівпровідникові діоди з відкритим p-n-переходом. При їх прямому включенні в переході виникає явище інжекції: дірки з p-області переходять у n-область, а електрони – із n в p. Інжектовані неосновні носії рекомбінують з основними з виділенням енергії у вигляді випромінювання. Потужність випромінювання залежить від ширини забороненої зони напівпровідника.
Порівняння лазерів та світлодіодів
Лазер має менший час наростання імпульсу, ніж світлодіод (відповідно 20 і 40 мілісекунд). Тому лазери доцільно використовувати у системах, в яких швидкість передачі інформації перевищує 2 Мбайта/с. Якщо потрібна менша швидкість, застосовують світлодіоди, оскільки це є більш економічно вигідним.
Н
а
відміну від лазерів, світлодіоди
випромінюють енергію в усі боки. Крім
того, випромінювання лазерів монохроматичне
(однієї частоти), а у світлодіодів смуга
частот досить широка (див. рисунок). Ця
властивість обумовлює те, що лазери
більш придатні для модуляції. Більшість
типів лазерів на один-два порядки
потужніші за світлодіоди.
Лазерні системи зв’язку
Лазерні системи придатні як для передачі звичайних сигналів – телеграфних, телефонних та телевізійних, так і для передачі сигналів телеметрії та даних.
Узагальнена функціональна схема односторонньої лазерної системи зв’язку.
Випромінювання лазера модулюється оптичним модулятором ОМ у відповідності з сигналами, що надходять від джерела інформації ДІ. За допомогою передаючої ПА та прийомної ПРА оптичних систем це випромінювання потрапляє до оптичного приймача, де перетворюється на електричний сигнал. Після виділення в демодуляторі ДМ інформація надходить до кінцевого пристрою КП для видачі споживачеві. Системи націлювання СН1 та СН2 призначені для суміщення оптичних осей приймальної та передаючої оптичних систем.
Основна складність при створенні лазерних систем, особливо дальнього зв’язку, – суміщення променя з прийомною антеною та утримання його під час сеансу зв’язку. Для ліній зв’язку через атмосферу значною проблемою є селективне поглинання атмосферою хвиль певної частоти.