Prinċipju ta' ħidma tad-dijodu li jarmi d-dawl-
Dajowds li jarmu -dawl (LEDs) użati fifibra ottikakomunikazzjoni jarmu dawl infra-aħmar inviżibbli, filwaqt li LEDs użati fil-wirjiet jarmu dawl viżibbli, bħal dawl aħmar u aħdar. Madankollu, il-mekkaniżmi tagħhom li jarmi-id-dawl huma essenzjalment l-istess. Il-proċess ta 'emissjoni ta' LED jikkorrispondi prinċipalment għall-proċess ta 'emissjoni spontanja tad-dawl. Meta jiġi injettat kurrent 'il quddiem, it-trasportaturi injettati mhux ta' -ekwilibriju jikkombinaw mill-ġdid waqt id-diffużjoni, u jarmu d-dawl. Għalhekk, l-LEDs huma sorsi ta 'dawl inkoerenti u mhumiex apparati ta' limitu; il-qawwa tal-ħruġ tagħhom hija bażikament proporzjonali għall-kurrent injettat.
L-LEDs għandhom wisa 'spettrali wiesgħa (30-60 nm) u angolu ta' radjazzjoni kbir. F'sistemi ta' komunikazzjoni diġitali ta'-veloċità baxxa u-bandwidth Analog dejqa, l-LEDs huma l-aħjar sors tad-dawl. Meta mqabbel mal-lejżers, iċ-ċirkwiti tas-sewqan LED huma aktar sempliċi, u joffru volum ta 'produzzjoni ogħla u spiża aktar baxxa.
Id-differenza bejn l-LEDs u l-lejżers hija li l-LEDs m'għandhomx kavità reżonanti ottika u ma jistgħux jiġġeneraw dawl tal-lejżer. Huma limitati għal emissjoni spontanja, li jarmu dawl inkoerenti. Lejżers, min-naħa l-oħra, huma emissjoni stimulata, li jarmu dawl koerenti.
Struttura LED
L-LEDs jużaw ukoll l-aktar ċipep ta 'eterojunction doppja. Id-differenza hija li l-LEDs m'għandhomx uċuħ ta 'qsim, jiġifieri m'għandhomx kavitajiet reżonanti ottiċi, u minħabba li ma joxxillawx bħall-lejżers, m'għandhomx reżonanza ottika. L-LEDs huma maqsuma f'żewġ kategoriji ewlenin: LEDs li jarmu tal-wiċċ-u LEDs li jarmi t-tarf-. L-istruttura ta' LED li jarmi wiċċ -hija murija fil-Figura 3-11, u l-istruttura ta 'LED li jarmi t-tarf tidher fil-Figura 3-12.
Figura 3-11 Struttura ta' LE li jarmi l-wiċċD
Xifer-LEDs li jarmu wkoll jimpjegaw struttura ta' eterojunction doppja. Bl-użu tat-teknoloġija tal-maskra SiO2, elettrodu ta 'kuntatt b'forma ta' strixxa (40-50mm) perpendikolari mal-wiċċ tat-tarf huwa ffurmat fuq il-wiċċ ta 'kuntatt forma ta' strixxa-, u b'hekk tiddefinixxi l-wisa 'tas-saff attiv. Fl-istess ħin, saff ta 'gwida tal-mewġ ottiku huwa miżjud biex itejjeb aktar il-konfinament tad-dawl, jiggwida r-radjazzjoni tad-dawl iġġenerat fir-reġjun attiv lejn il-wiċċ li jarmi, u b'hekk ittejjeb l-effiċjenza li tgħaqqad mal-fibra ottika. Tarf wieħed tas-saff attiv huwa miksi b'film ta'-riflettanza għolja, u t-tarf l-ieħor b'film ta' kontra-riflessjoni biex tinkiseb emissjoni tad-dawl unidirezzjonali. Fid-direzzjoni perpendikolari mal-pjan tal-junction, l-angolu tad-diverġenza huwa ta 'madwar 30 grad, li juri effiċjenza ogħla tal-igganċjar tal-output minn LEDs li jarmu l-wiċċ.
Figura 3-12 turi l-istruttura ta' LED li jarmi t-tarf
Karatteristiċi operattivi LED
(1) Karatteristiċi spettrali: Il-wisa 'tal-linja spettrali ΔA tal-LEDs hija ħafna usa' minn dik tal-lejżers. L-ispettru tal-emissjoni tal-LEDs InGaAsP huwa muri fil-Figura 3-13.
Figura 3-13 Spettru ta' emissjoni ta' InGaAsP LED
Peress li l-LEDs m'għandhomx kavità reżonanti ottika biex jagħżlu wavelengths, l-ispettru tagħhom huwa primarjament ibbażat fuq emissjoni spontanja, li jirriżulta f'wisa 'tal-linja spettrali wiesgħa. Il-wavelength li jikkorrispondi għall-intensità luminuża massima fuq il-kurva spettrali jissejjaħ il-wavelength tal-quċċata tal-emissjoni λp, u d-differenza tal-wavelength Δλ bejn iż-żewġ punti ta 'intensità ta' nofs -fuq il-kurva spettrali tissejjaħ il-linewidth spettrali LED (jew sempliċiment wisa 'spettrali), li hija kwantità relatata mat-temperatura λ u wavelength.
Fil-formula, c hija l-veloċità tad-dawl fil-vakwu; h hija l-kostanti ta' Planck, h=6.625 × 10⁻³⁴ J·s; u k hija l-kostanti ta' Boltzmann, k=1.38 × 10⁻ J/K.
Kif jidher mill-ekwazzjoni (3-10), il-wisa' spettrali tiżdied biż-żieda tal-wavelength tar-radjazzjoni λ skond λ². Ġeneralment, il-wisa 'spettrali ta' LEDs ta 'wavelength qasir-(GaAlAs-GaAs) hija 10 ~ 50nm, u l-wisa' spettrali ta '-wavelength twil (InGaAsP-InP) LEDs hija 50 ~ 120nm.
Il-wisa 'spettrali tiżdied maż-żieda fil-konċentrazzjoni tad-doping tas-saff attiv. L-LEDs li jarmu l-wiċċ-ġeneralment huma drogati ħafna, filwaqt li l-LEDs li jarmi t-tarf- huma doped ħafif; għalhekk, l-LEDs li jarmu wiċċ-għandhom wisa 'spettrali usa'. Barra minn hekk, doping qawwi jbiddel il-wavelength tal-emissjoni lejn wavelengths itwal. Barra minn hekk, il-bidliet fit-temperatura u l-varjazzjonijiet fid-distribuzzjoni tal-enerġija tat-trasportatur jikkawżaw ukoll bidliet fil-wisa 'spettrali.
(2) Karatteristiċi tal-Enerġija Ottika tal-Ħruġ Il-karatteristika P-I ta 'LED tirreferi għar-relazzjoni bejn il-qawwa ottika tal-ħruġ u l-kurrent tal-injezzjoni, kif muri fil-Figura 3-14. Kif jidher mill-Figura 3-14, l-apparati li jarmu wiċċ-għandhom qawwa ogħla, iżda huma suxxettibbli għas-saturazzjoni f'kurrenti għoljin ta 'injezzjoni; filwaqt li l-apparati-li jarmi t-tarf għandhom qawwa relattivament aktar baxxa. B'mod ġenerali, taħt l-istess kurrent ta 'injezzjoni, il-qawwa ottika tal-ħruġ ta' wiċċ-LED li jarmi hija 2.5 sa 3 darbiet akbar minn dik ta 'LED li jarmi t-tarf. Dan minħabba li l-LEDs li jarmu t-tarf huma soġġetti għal aktar assorbiment u rikombinazzjoni tal-interface.
Figura 3-14 PI karatteristiċi tal-LED
(3) Karatteristiċi tat-temperatura Peress li l-LEDs huma apparati mingħajr limitu, għandhom karatteristiċi ta 'temperatura tajba u ma jeħtiġux ċirkwiti ta' kontroll tat-temperatura.
(4) Effiċjenza tal-akkoppjar Taħt kundizzjonijiet ta 'applikazzjoni normali, il-kurrent operattiv tal-LED huwa 50-150mA u l-qawwa tal-ħruġ hija ftit milliwatts. Minħabba li l-angolu tad-diverġenza tar-raġġ emess mill-LED huwa kbir, l-effiċjenza tal-igganċjar b'fibra ottika hija baxxa, u l-qawwa tal-fibra hija ħafna iżgħar. Ġeneralment huwa adattat biss għal trażmissjoni fuq distanza qasira.
(5) Karatteristiċi ta 'modulazzjoni: LEDs għandhom frekwenzi ta' modulazzjoni baxxi. Taħt kundizzjonijiet operattivi normali, il-frekwenza ta 'qtugħ ta' LEDs li jarmu wiċċ -hija 20-30MHz, u l-frekwenza ta 'qtugħ ta' LEDs li jarmu t-tarf hija 100-150MHz, prinċipalment minħabba l-limitazzjoni tal-ħajja tat-trasportatur.
Tqabbil tal-Lejżers (LDs) u LEDs
Meta mqabbel ma 'dijodi ottiċi (LDs), LEDs għandhom qawwa tal-ħruġ aktar baxxa, wisa' tal-linja spettrali usa ', u frekwenza ta' modulazzjoni aktar baxxa. Madankollu, l-LEDs joffru prestazzjoni stabbli, ħajja twila, faċilità ta 'użu, firxa lineari wiesgħa ta' qawwa tal-ħruġ, u huma aktar sempliċi biex jimmanifatturaw u huma inqas għaljin.
L-LEDs huma tipikament akkoppjati ma 'fibri ottiċi multimodali għal sistemi ta' komunikazzjoni ottika ta '-kapaċità baxxa, -distanza qasira b'wavelengths ta' 1.31μm jew 0.85μm.
Dajowds tal-lejżer (LDs) huma tipikament akkoppjati ma' fibra ta' -modalità waħda għal sistemi ta' komunikazzjoni ottika ta'-kapaċità għolja,-distanza twila f'tul ta' mewġ ta' 1.31 μm jew 1.55 μm.
Lejżers ta' feedback distribwiti (DFB-LDs) huma wkoll primarjament akkoppjati ma' fibra ta'-modalità waħda jew fibra ta' -modalità waħda ddisinjata apposta għal sistemi ġodda ta' fibra ottika ta' kapaċità-għolja f'wavelength ta' 1.55 μm, li bħalissa hija t-tendenza ewlenija fl-iżvilupp tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika.
