Светоизлучающий диод с торцевым излучением.

Рис1.

в данной конструкции используется двойная гетероструктура(ДГС). Она представляет собой трехслойный полупроводник. Излучательная рекомбинация происходит в узком активном слое-1. Два пассивных слоя образуются из полупроводниковых материалов с большой шириной запрещённой зоны. Границы раздела между двумя слоями с различными потенциалами называется гетеропереход. Отличительная особенность гетероперехода- односторонняя инжекция, обусловленная потенциальным барьером на границе раздела. Поэтому в ДГС при прямом напряжении смещения происходит инжекция электронов и дырок из n и p областей в активный слой, где носители зарядов удерживаются за счет двух потенциальных барьеров на гетеропереход.

Другая особенность ДГС- показатель преломления активного слоя больше чем пассивного. Поэтому рекомбинационное излучение распространяется вдоль активного слоя испытывая полное внутренне отражение на границе. Вывод полученного излучения из такого источника осуществляется с торца. Ширина активного слоя определяющая интенсивность излучения в среднем составляет 20-40мкм. Используя различные материалы для этого устройства получают источники с различной длинной волны. Излучение в этой конструкции узконаправленное но еще некогерентное, когерентное излучение вырабатывает только полупроводниковый лазер.

Суперлюминесцентный светоизлучающий диод(слд).

При повышении напряжения смещения(тока накачки) спонтанно образующиеся фотоны, которые распространяются вдоль активного слоя оказываются способными инициировать случаи излучательной рекомбинации носителей, т.е создавать подобные себе фотоны. Это вызывает как спонтанное излучение так и стимулированное(вынужденное), которое обусловлено усилением спонтанного излучения. Такие источники излучения называются суперлюминесцентными светоизлучающими диодами или диоды со сверх высокой яркостью.

Поскольку фотоны могут слегка отличаться энергией и иметь разные фазы, излучение не является когерентным, но оно более направленно, чем у торцевых СИД, ширина спектра излучения дельта лямбда 10-20нм.

Полупроводниковый лазер.

Пометив двойную гетероструктуру в оптический резонатор при повышении тока накачки можно создать условия при которых будут присутствовать только вынужденные излучения в активной области. Наличие резонатора позволяет резко увеличить интенсивность излучения на одной или нескольких модах резонатора. Источники этого типа и называются полупроводниковый лазер излучение которого когерентно и узконаправленно. Спектр излучения обычно составляет от 1-3 нм.

Одномодовые полупроводниковые лазеры имеют спектр до 0,1 нм.

Методы модуляции оптического излучения.

Для модуляции оптического излучения электрическим сигналом несущем информацию о сигнале используется внутренняя или внешняя модуляция. Принцип внутренней модуляции изображен на этом рисунке.

Рис.

Модуляция оптического излучения осуществляется за счет изменения режима работы излучателя т.е изменение напряжения смещения, которое определяется импульсным сигналом источника информации.

Кроме того можно осуществлять модуляцию в внешних устройствах на выходе излучателя.

Использование излучателей в большой степени зависит от их быстродействия, чем больше трафик необходимо организовать, тем больше должно быть быстродействие. Поэтому на небольших скоростях передачи можно использовать СИД с поверхностным излучением до 100мб/с, с торцевым излучением и СЛД до 200мб/с, а выше полупроводниковые лазеры.

Повысить эффективность ввода оптического излучения в оптическое волокно, можно при помощи оптического согласующего устройства. В состав входит оптическая линза ,фокусирует излучение на широкую часть фокона (фокусирующего конуса). Фокон представляет собой отрезок ОВ градиентного или ступенчатого с плавно изменяющимися поперечным сечением. Подбором длины , формы и профиля показателя преломления можно уменьшить потери на вводе до 2-х, 3-х Дб.