Источник излучения, использованный в ВОЛС и предъявленные к ним требования.
Типы источников излучения. Два основных типа источников излучения, удовлетворяющие перечисленным в таблице 4.1 требованиям и используются в настоящее время, - светодиоды и полупроводниковые лазерные диоды.
Требования к источникам излучения. Назначение источника излучения (ДВ) заключается в преобразовании электрического сигнала в оптический (функция электрооптического преобразования). Специфика волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) выдвигает определенные требования к ДВ. Основные из них приведены в таблице 4.1.
Приведенные в таблице требования являются общими и редко сочетаются в одном приборе. Наиболее полно этим требованиям отвечают полупроводниковые ДВ на основе pn-перехода: светодиоды (СД); суперлюминисцентни диоды (СЛД) и лазерные диоды (ЛД).
Таблица 4.1 - Требования к ДВ
| Параметр | Требование |
| Длина волны излучения | Соответствие одном из минимумов потерь в оптическом волокне (850; 1300 и 1550 нм) |
| Выходная мощность | Достаточна для функционирования системы передачи (обычно 0,1..1,0 мВт) |
| Надёжность | Большой срок работы (105 ... 106 часов.), Стабильность параметров |
| КПД (эффективность преобразования электрической мощности в оптическую) | Максимальный (10%), малое тепловыделение |
| Температурная стабильность | Изменения длины волны и выходной мощности при колебаниях температуры не должны превышать допустимых значений |
| Ширина спектра излучения | Минимальная, согласно системных требований на хроматической дисперсии |
| Ширина диаграммы направленности излучения | Минимальная для обеспечения малых потерь при введении излучения в ОВ |
| Модуляция, быстродействие (широкополосность) | Простота осуществления внутренней (непосредственной) модуляции с большой скоростью (широкой полосой) |
| Размер и масса | Малые, включая источник питания |
| Стоимость | Низкая |
| Економичность | Высокая, простота осуществления массового производства |
Принцип действия источников излучения. Принцип действия полупроводниковых ДВ основан на явлении електролюминисценции - излучении света материалом, через который протекает электрический ток, вызванный электрическим полем. Излучения вследствие електролюминисценции (в отличие от теплового) характеризуется сравнительно узким спектром шириной 50 ... 150 нм для СД и 0,1 ... 5 нм для ЛД. Под спектром понимают распределение мощности излучения по длинам волн.
Рассмотрим подробнее електролюминисценцию, возникающее при инжекции неосновных носителей заряда в область полупроводникового pn- перехода.
Рисунок 4.3 – Принцип действия електролюминисценции
При прямом смещении (рис. 4.3) электроны зоны проводимости Еп в простейшем случае рекомбинируют с дырками, которые находятся в валентной зоне Ев, и в полупроводнике возникает электромагнитное излучение, энергия которого h×n примерно равна ширине запрещенной зоны Ез полупроводника. Этот процесс называется излучательной рекомбинацией. Длина волны излучательной рекомбинации
мкм, (4.1)
где h – постоянная Планка,
с – скорость света в вакуме,
Ез – ширина запрещенной зоны в электронвольтах.
Значение l для различных полупроводниковых соединений приведены в таблице 4.2.
Таблица 4.2 – Параметры полупроводниковых материалов для ДВ
| Материал | Ез, еВ | l, нм | Название материала |
| GaP | 2,24 | Фосфид галлия | |
| AlAs | 2,09 | Арсенид алюминия | |
| GaAs | 1,42 | Арсенид галлия | |
| AlGaAs | 1,42…1,61 | 770…870 | - |
| InP | 1,33 | Фосфид индия | |
| InGaAsP | 0,74…1,13 | 1100…1670 | Арсенид индия |
Из таблицы 4.2 следует, что для первого окна прозрачности ОВ наиболее подходящим материалом является арсенид галлия (GaAs), а для другого и третего – арсенид индия (InGaAsР).
Дата добавления: 2015-06-10; просмотров: 1815;