Характеристики и параметры источников излучения.

Ват- и вольт-амперные характеристики. Основной характеристикой ДВ является ВтАХ - зависимость мощности излучения от силы тока прямого смещения (тока накачки) - Р(I_н). Обычно одновременно с ВтАХ измеряются и ВАХ - зависимость падения напряжения на переходе ДВ от тока накачки - U(Iн).

1. ВтАХ-СД P(I_н) светоизлучающего диода приведена на рис.4.11. Аналитическое выражение ВтАХ выглядит

P = h_exthn(h_qI_н / q), (4.2)

где h_ext - КПД вывода излучения с прибора;

hn -энергия фотона с частотой n;

h_q - квантовая эффективность люминисценции (отношение числа возбужденных носителей, дают вклад в излучение, до полного числа носителей, участвующих в рекомбинации)

I_н / q - число носителей заряда, инжектируются в активную область в единицу времени;

I_н - ток накачки;

q - заряд электрона.

Как видно из формулы (4.2), зависимость между мощностью излучения и током накачки в СД является линейной (при постоянном КПД q). Это основное преимущество СД. В реальных приборах при больших токах накачки (см. Рис. 4.11) имеет место нелинейность («загиб») ВтАХ. Это объясняется тем, что при росте тока инжекции увеличивается доля безызлучательной рекомбинации. Она особенно заметна для светодиодов с InGaAs. Причинами нелинейности является рекомбинация зарядов на границе раздела гетеропереходов и утечка (просачивание) инжектированных зарядов через гетеропереход. Однако, большая часть ВтАХ в светодиодов достаточно линейная и их используют в аналоговых системах передачи. Основные параметры СД, вытекающие из ВтАХ, это I_макс и P_макс - максимальные ток накачки и мощность излучения, соответственно.

Рисунок 4.11 - ВтАХ светоизлучающего диода П-СД типа

2. ВтАХ лазерного диода - Р_н(I_н) приведена на рис. 4.12.

Эта характеристика является существенно нелинейной вследствие излома вблизи порогового тока накачки I_п. При токах накачки I_н < I_п имеет место спонтанное излучение (светодиодный режим), а при I_н > I_п источник излучения переходит в лазерный режим работы с его известными преимуществами.

Рисунок 4.12 – ВтАХ лазерного диода

В этой области существует крутая зависимость мощности излучения от тока накачки. Одновременно появляется зависимость порогового тока и мощности излучения от температуры лазерного кристалла. Это негативное последствие лазерного режима работы. Поэтому, в передающих устройствах ВОСП с ЛД обязательно присутствуют цепи температурной и временной стабилизации мощности излучения. Итак, основные параметры ВтАХ ЛД - это пороговый I_п, максимальный I_макс токи накачки и максимальная мощность излучения Р_макс.

3. ВАХ СД и ЛД - U U(Iн) измеряется для определения диапазона изменения напряжения на переходе ДВ в рабочем интервале токов накачки. Из этой характеристики находится необходимый для проектирования усилителя параметр - динамическое сопротивление rдин = DUн / DIн в рабочем режиме. Значение U(Iн) позволяет рассчитать полный КПД ДВ hп = UIн / Ропт.