3 беруші және қабылдаушы оптикалық модульдер
жүктеу/скачать 0,5 Mb.
|
1 2
Байланысты:Лекция 3
|
3 БЕРУШІ ЖӘНЕ ҚАБЫЛДАУШЫ ОПТИКАЛЫҚ МОДУЛЬДЕР Беруші оптикалық модуль. ТОБЖ оптикалық беру қондырғылары мен қабылдағыштары модульдер түрінде жасалады. Модуль құрамына оптикалық сәуле шығару көздері мен қабылдағыштары, электр сигналдарын өңдейтін электрондық сұлбалар кіреді. Оптикалық сәуле шығару көздеріне мынадай талаптар қойылады: сәуле толқындарының ұзындығы оптикалық талшықтың спектральдық шығынының минимумдерінің біреуіне дәл келуі тиіс. Сәуле шығару көзінің конструкциясы сәуле шығарудың айтарлықтай жоғары қуаты және сәуленің оптикалық талшыққа енуінің тиімділігін қамтамасыз етуі тиіс; сәуле шығару көзі енімді болып, қызмет ету мерзімі ұзақ болуы тиіс; габариттік өлшемдері, салмағы, тұтынатын қуаты мүмкіндігінше минималды шамада болуы тиіс, дайындау технологиясы оның құнының аса жоғары болмауын және сипаттамасының жоғары дәрежеде қайта қалпына келуін қамтамасыз ететін болуы тиіс. ТОБЖ үшін оптикалық сәуле шығары көздерінің планарлық жартылай өткізгіш, талшықтық және көлемдік микрооптикалық (микролазерлер) сияқты үш класы болатыны белгілі. Бұлардың үшеуі де белгілі бір дәрежеде жоғарыда келтірілген талаптарды қанағаттандырады. Бірақ тек планарлық жартылай өткізгіштік сәуле шығару көздеріне жататын жарық шығарушы (СИД) және лазерлік диодтар (ЛД) реалдық сұлбада кеңінен қолданылады. Олар оптикалық талшықтың минималды шығынымен сипатталатын және оптикалық талшыққа жеткілікті болатындай үлкен (0,8 2 Вт) енгізуге мүмкін болатын 0,8 1,6 мкм толқын ұзындықтары диапазонында жұмыс істейді. СИД – те тура өтулі жартылай өткізгіштік материалдағы өту аймағына оң ығысу берілген жағдайда спонтандық эмиссияның пайда болу есебінен сәуле шығарылады. Кез келген электрон бір энергетикалық деңгейге өткенде спонтандық оптикалық сәуле пайда болады. – сәуле шығару жиілігі энергетикалық деңгейлер айырмашылығымен ( ), яғни тыйым салынған энергетикалық зона кеңдігімен анықталады: мұндағы h – Планк тұрақтылығы; с – вакуумдегі жарық жылдамдығы. Барлық электрондардың бір энергетикалық деңгейден екіншісіне өту уақыттары бір-біріне дәл келмейтін болғандықтан, сәулелердің бір-біріне үстемеленуі (наложения) орын алады және амплитудалары мен фазаларының бірдей еместігі пайда болады. Осы себептен сәуленің жиілік бойынша біртекті еместігі орын алады. Сонымен қатар, энергияның өте әлсіз тербелісі де сәуленің жиіліктік бойынша шашыранды болуына ықпал етеді. Бұл функциялар сәуле шығару спектірінің белгілі бір кеңдігіне ие болуына апарып соғады (3.1 сурет). Мағынасы сәуле шығару көзінің монохроматикалық қасиетін сипаттайтын параметр ретінде пайдаланылады. Спонтандық сәуле шығару төменгі монохроматикалық когеренттік емес сәуле шығаруға ие болады. Сурет 3.1 - СИД сәуле шығару спектрі Сурет 3.2 - Беттік (1) және мүйістік сәуле шығарушы СИД үшін сәуле шығару қуатының инжекция тогына тәуелділігі Сәуле шығару спектрінің кеңдігімен қоса, сәуле шығару көзінің негізгі сипаттамаларының қатарына ватт-амперлік сипаттамасы, модуляциялау жиілігінің макксималдық мағынасы, қызмет ету мерзімі және сенімділігі жатады. Сәуле шығару қуатының инжекциясы тогына тәуелділігі 3.2 – суретте көрсетілген. Бұл сипаттамалардың ерекшелігі – тәуелділіктің іс жүзінде сызықтылығы . Мұның өзі оптикалық сәуле шығаруды модуляциялау үшін берудің аналогтық жүйесін пайдалануға мүмкіндік береді. 3.3 суретте СИД сәуле шығаруының спектральдық таралуы көрсетілген. Әдетте, беттік сәуле шығарушы СИД үшін сәуле шығару сызығы шамамен мкм болғанда енділігі 0,04 мкм – ге дейінгі гаусстық формада, ал мүйістік (торценого) сәуле шығарушы үшін мкм болғанда енділігі мкм –ге дейінгі гаусстық формаға ие болады. Модуляциялаудың максимал жиілігі Мұндағы - жартылай өткізгіш материалының ішкі кванттық тиімділігі; - сәуле шығарушылық өтуден туындайтын негізгі тасымалдаушы еместердің өмір сүру уақыты. Мүмкіндігінше сәуле шығару уақытын азайту керек. Сонда модуляциялаудың төменгі жиіліктерінде де, жоғары жиілік шекарасында да мағынасы артады. мәнін қоспалау (легирование) дәрежесін және инжекция деңгейін жоғарылату арқылы да арттыруға болады. Мысалы, мүйістік типтегі СИД-те кванттық тиімділігін төмендетпестен, беттік сәуле шығару типтегі СИД-пен салыстырғанда 4 есе артық модуляциялау жолағын (100 МГц) алуға болады. Сурет 3.3 - а жүктеу/скачать 0,5 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2