Волоконно-оптическая связь, физические и технические особенности. Развитие поколений ВОС. Преимущества ВОС, страница 9

Изготавл, как правило из п/п материалов. П/п харак-ся устойчивыми ковалентными связями м/у атомами вещ-а, имеют тетраедальную крист решетку в кот каждый атом связан с соседн ковал связми. Устойчив этих связей определ число свободн эл. в вне завис от Е эл., кот в свою очередь определ t окруж среды, давл, напряженностью эл и магн полей, освещенностью и т.п.

НЕМНОГО ФИЗИКИ Осн взаимодейств атома с окр средой осуществ эл внешн оболочки. Эти эл могут поглощать или отдавать опр порции Е, переходя при этом на различные ур-и внешн оболочек. Поглотив Е фотона, эл возбужд, переходит на более высокий энерг ур-нь. Теряя энергию, эл как бы успокаивается, приходит в нормальное состояние. Но, согласно квантовой теории, терять Е эл могут только дискретными порциями - квантами. Поэтому переход электрона в нормальное состояние сопровождается выделением кванта - фотона. Фотоэффектом назывперераспределение эл по энерг состояниям вследствие поглощения вещ-ом фотонов. При этом возм эмиссия эл в вакуум или другую среду – внешним фотоэф (фотоэлектронной эмиссией) В п/п фотоэффект проявляется в изменении электропроводности (появлении фотопроводности) или возникновении фотоэдс – внутренним фотоэффект.

Действие большинства оптоэлектронных приборов основано на эффектах взаимодействия фотонов и электронов, на фотоэффектах. Энер ур-и норм сост эл назыв валентной зоной, а ур-и, на кот могут находиться возбужде эл - зоной проводимости. У различных вещ-в Е, необх для преодоления эл ЗП, различна - электрон-вольты. Si E_g = 1,12 эВ Ga - As E_g = 1,45 эВ.

НЕМНОГО ПРО СИД Принцип работы СИД основан на излуч рекомб НЗ в активной области гетерогенной структуры при пропускании через нее тока. НЗ – эл и д – проникают в активный слой из прилегающих пассивных слоев (р- и n-слоя) вследствие подачи напряжения на р-n структуру и затем испытывают спонтанную рекомбинацию, сопровождающуюся излучением света. λ излу l мкм связана с шириной ЗП активного слоя.

НЕМНОГО ПРО ППЛ Имеется 2 осн отличия ППЛ от СИД: 1) ППЛ имеет встроенный оптический резонатор; 2) ППЛ работает при значительно больших значениях I накачки, что позв при повышении некот порогового значения получить режим индуцированного излучения. Именно такое излуч харак-тся высокой когерентностью, благодаря чему ППЛ имеют значительно меньшую ширину спектра излучения 1-2 нм против 30-50 нм у светодиодов.

21. P-I-N ФОТОДИОДЫ

16. ИСТОЧНИК СВЕТА: ППЛ

Осн ВОСП явл оптоэл компоненты, и в 1-ую очередь Л на передаче сигн и фотодиоды на их приеме. Л-ные сис-ы работают в опт диапазоне волн. Если при передаче по К испол f порядка МГц, а по волноводам ≈ ГГц, то для л-ных систем исп видимый ИК спектр опт диапазона волн (10¹⁴...10¹⁵ Гц).

Л состоит из акт среды, уст-ва накачки и резонансной сис-ы. Акт средой может быть тв, жидк или газообр материал. Широкое примен получили п/п. В качестве уст-ва накачки испол в основном эл Е. Могут примен также солн радиация, атомная Е, хим реакция и др ист. Роль резонанса выпол зеркала или др полированные поверхности.

 Принципиальная схема лазера:

1 ≈ акт среда; 2 ≈ уст-во накачки; 3 ≈ резонансная сис-а

Сущ-ет 4 осн типа ППЛ: с резон-ом Фабри-Перо, с распределенной обратной связью, с распределенным брэговским отраж-ем, с внеш резон-ом

По принципу действия и эффекту светового излуч Л может быть отнесен к люминесцентным матер-м. Принцип действия квантовых приборов (лазеров) основан на использовании излучения атомов вещества под воздействием внешнего электромагнитного поля. Из квант мех-ки известно, что движение эл атома вокруг ядра хар-ет Е-ое состояние эл-в, иначе назыв Е ур-м. При переходе эл-в с одной орбиты на др под воздействием внешн э/м поля меняется Е-ий ур-нь и происхт излуч Е.ППЛ предст собой п/п диод типа р-п, выполн из акт мат-ла, способного излуч фотоны. В качестве такого мат-ла преимущественно испол арсенид галия с соответст добавками (Те, Al, Si, Zn). В завис-ти от хар-а и кол-ва присадок п/п имеет обл эл п (за счет Те) и д  р (за счет Zn) проводимостей. Под действ прилож U в п/п происх возбужд НЗ => возник излуч свет Е(поток фотонов). Этот поток, многократн отражаясь от зеркал, образующих резонансную систему, усил, что приводит к появл Л-го луча с остронаправленной диаграммой излучения.