130 likes | 354 Views
ELREM1002 OPTIN IO RYŠIO SISTEMŲ ELEMENTAI 2003. Šviesos šaltiniai ir detektoriai. Šviesos šaltiniai: Šviesos diodai Lazeriniai diodai Fotodetektoriai: Heterosandūriniai pin diodai Griūtiniai fotodiodai Šaltiniui – platesnės draudžiamosios juostos puslaidininkis
E N D
ELREM1002 OPTINIO RYŠIO SISTEMŲ ELEMENTAI 2003 Šviesos šaltiniai ir detektoriai • Šviesos šaltiniai: • Šviesos diodai • Lazeriniai diodai • Fotodetektoriai: • Heterosandūriniai pin diodai • Griūtiniai fotodiodai • Šaltiniui – platesnės draudžiamosios juostos puslaidininkis • Pirmosios kartos optinio ryšio sistemos: 0,85 mm šviesa, GaAs-GaAlAs šviesos šaltiniai, Si detektoriai. • Kai l=1,3; 1,55 mm: InGaAsP-InP šviesos šaltiniai, Ge arba InGaAs-InP detektoriai. • Šviesos diodai - nekoherentinės šviesos šaltiniai: • Platus spinduliavimo kampas • Platus bangos ilgių spektras • Lazeriniai diodai – koherentinės šviesos šaltiniai: • Kryptingas spinduliavimas • Siauras bangos ilgių spektras • Didesnė galia iš mažesnio ploto • Geresnės dažninės savybės (virpesius galima moduliuoti platesnio spektro signalais) VGTU Elektronikos fakultetas staras@el.vtu.lt
/m /nm ELREM1002 OPTINIO RYŠIO SISTEMŲ ELEMENTAI 2003 0,85 0,043 36 1.30 0,065 85 1,55 0,078 120 Injekcinė liuminescencija. Vidinis kvantinis našumas Vidinis kvantinis našumas: Si: 10-5 GaAs: ...0,5 VGTU Elektronikos fakultetas staras@el.vtu.lt
ELREM1002 OPTINIO RYŠIO SISTEMŲ ELEMENTAI 2003 Dviguba heterosandūra 1- n GaAs pagrindas, 2 – N GaAlAs sluoksnis; 3 – aktyvusis n arba p GaAs sluoksnis; 4 – P GaAlAs sluoksnis; 5 – kontaktinis p GaAs sluoksnis Privalumai: 1. Didelis krūvininkų injrkcijos į aktyvųjį sluoksnį efektyvumas. 2. Krūvininkai priversti rekombinuoti aktyviajame sluoksnyje. 3. Platesnės draustinės juostos sluoksniai skaidrūs. 4. Aktyvusis sluoksnis – optinis bangolaidis. VGTU Elektronikos fakultetas staras@el.vtu.lt
ELREM1002 OPTINIO RYŠIO SISTEMŲ ELEMENTAI 2003 Šviesos diodų išorinis kvantinis našumas Kampu krinta šviesos energijos dalis: Medžiagų ribą įveikiasrauto dalis VGTU Elektronikos fakultetas staras@el.vtu.lt
ELREM1002 OPTINIO RYŠIO SISTEMŲ ELEMENTAI 2003 Fotonų ir elektronų sąveika Šviesos sugertis (a), savaiminė emisija (b) ir stimuliuotoji emisija (c) Tikimybės: Planko dėsnis: r(n) – spinduliuotės spektrinis tankis VGTU Elektronikos fakultetas staras@el.vtu.lt
ELREM1002 OPTINIO RYŠIO SISTEMŲ ELEMENTAI 2003 Šviesos stiprinimas Jeigu veikia šviesa, tai - spektrinio energijos tankio pokytis per laiko vienetą: Dėl elektronų energijos neapibrėžtumo ... spinduliavimo ir absorbcijos spektrinė linija yra riboto pločio: Šviesai įveikiant nuotolį dz, Galios spektrinio tankio funkcija Kadangi Atomų žadinimo sparta (sužadintų tūrio vienete per laiko vienetą atomų skaičius): VGTU Elektronikos fakultetas staras@el.vtu.lt
ELREM1002 OPTINIO RYŠIO SISTEMŲ ELEMENTAI 2003 Šviesos stiprinimas Kai n1>n2, terpėje sklindanti šviesa slopinama. Sudarius lygmenų užpildymo inversiją, gaunamas stiprinimas: VGTU Elektronikos fakultetas staras@el.vtu.lt
ELREM1002 OPTINIO RYŠIO SISTEMŲ ELEMENTAI 2003 Šviesos stiprinimas Energijos lygmenų apgrąža galima trijų lygmenų sistemoje: Pasiekus lygmenų užpildymo apgrąžą, galimasšviesos stiprinimas.Kvantinio stiprintuvo stiprinimo koeficientas atvirkščiai proporcingas spektrinės linijos pločiui: VGTU Elektronikos fakultetas staras@el.vtu.lt
ELREM1002 OPTINIO RYŠIO SISTEMŲ ELEMENTAI 2003 Lazerių veikimo principai LASER – Light Amplification by Stimulated Emision of Radiation Stiprintuvas + grįžtamasis ryšys generatorius = lazeris Šviesos spektras: išilginės modos Lazerio šviesos spektras siauresnis nei šviesos diodo – dėl energijos juostų užpildymo ypatumų ir optinio rezonatoriaus savybių. Spinduliavimas kryptingas. VGTU Elektronikos fakultetas staras@el.vtu.lt
ELREM1002 OPTINIO RYŠIO SISTEMŲ ELEMENTAI 2003 Lazeriniai diodai 1954 m. mazeriai: C.H.Townes, N.Basovas, A.Prochorovas 1960 m. – kietojo kūno (rubino) lazeris 1962 m. – pirmieji puslaidininkiniai injekciniai lazeriai, J= … 300-500 A/mm2 1968-70 m. – GaAs, GaAlAs technologija, heterosandūros, J 5 A/mm2 Kai , terpė yra skaidri. Kai , ji ne stiprina, o slopina šviesą. VGTU Elektronikos fakultetas staras@el.vtu.lt
ELREM1002 OPTINIO RYŠIO SISTEMŲ ELEMENTAI 2003 Lazeriniai diodai Šviesos stiprinimą lemia Slenkstinis srovės tankis: 1 – Jef=0, 2 – 30, 3 – 60, 4 – 120 A/mm2mm Rekordinis naudingumokoeficientas - per 65 %. VGTU Elektronikos fakultetas staras@el.vtu.lt
ELREM1002 OPTINIO RYŠIO SISTEMŲ ELEMENTAI 2003 Optinio ryšio sistemų lazeriniai diodai GaAlAs-GaAs lazerinis diodas su paslėptąja heterosandūra Siekiant sumažinti dispersija optinėse skaidulose ir taikyti dažninį tankinimą, reikia mažinti spektrinės linijos plotį iki 0,05... 10-3 nm Vienos modos selekcija Šviesą selektyviai atspindinčios gardelės VGTU Elektronikos fakultetas staras@el.vtu.lt