5.3.2. Конструкции сид

а)
б)

Рис. 5.15. Конструкции светодиодов: а – с поверхностным излучением (светодиод Барраса), б - с торцевым излучением

По конструкции различают СИД с поверхностным излучением и торцевым излучением. Конструкция поверхностного излучателя Барраса показана на рис. 5.15а. Путем создания углубления в кристалле оптическое волокно, в которое вводится излучение, может быть вплотную приближено к активной области СИД. Это повышает эффективность ввода излучения в ОВ. Для дальнейшего увеличения эффективности необходимо уменьшать площадь активной излучающей области, уменьшать расходимость выходящих лучей с помощью фокусирующих элементов, наносить антиотражающие покрытия. Следует знать, что фокусирующие элементы (линзы, фоконы, граданы) могут улучшить эффективность ввода излучения в ОВ за счет уменьшения расходимости лучей от СИД только в том случае, когда диаметр сердцевины волокна больше чем излучающая поверхность СИД.

Уровень мощности света, вводимого в ОВ, обычно не превышает 20 мкВт для градиентного волокна и 2 мкВт для одномодового волокна.

Лучшей эффективностью ввода излучения в волокно характеризуется СИД с торцевым излучением, обеспечивающим ввод до 50 мкВт в градиентное ОВ и до 20 мкВт в одномодовое ОВ. Конструкция торцевого СИД приведена на рис. 5.15б.

5.3.3. Недостатки сид

При использовании СИД для передачи цифровых сигналов они характеризуются рядом недостатков, основными из которых являются:

1. низкое по современным понятиям быстродействие, ограничивающее максимальную скорость передачи на уровне 100- 500 Мбит/с.

2. широкий спектр излучения, что резко снижает скорость передачи по одномодовым ОВ вследствие хроматической дисперсии;

3. низкая эффективность ввода излучения в оптическое волокно, даже для диодов с торцевым излучением.

Одной из разновидностей СИД являются суперлюминесцентные СИД, которые отличаются большей по сравнению с ЛД стабильностью, линейностью, имеют меньший уровень шумов, но уступают по мощности, эффективности ввода излучения, ширине спектра излучения. По своим характеристикам они занимают промежуточное место между обычными СИД и ЛД.

5.4. Лазерные диоды

5.4.1. Когерентность

Главной особенностью ЛД является когерентный характер его излучения. Когерентность характеризует согласованность между фазами колебаний в различных точках пространства в один и тот же момент времени – пространственная когерентность или между фазами колебаний в одной и той же точке пространства в различные моменты времени – временная когерентность. Абсолютно когерентным является монохроматический точечный источник излучения. Степень когерентности реального источника характеризуется временем когерентности _ки длиной когерентностиL_к:

. (5.16)

Излучение СИД является спонтанным. Атомы независимо друг от друга излучают фотоны при переходе электронов с верхних энергетических уровней (из зоны проводимости) на нижние (в валентную зону). Источник излучения состоит из множества атомов. Если каждый атом излучает независимо от остальных, то частота, фаза и направление поляризации различно для всех излучающих атомов, и имеет место некогерентное излучение. Поэтому СИД является некогерентным источником излучения.

Если же колебания всех излучающих атомов протекают согласованно имеет место когерентное излучение. Это возможно только при вынужденной люминесценции.