Prensip k ap travay nan limyè -emisyon dyod
Limyè -dyodes (LED) yo itilize nanfib optikkominikasyon emèt envizib limyè enfrawouj, pandan y ap dirije yo itilize nan ekspozisyon emèt limyè vizib, tankou limyè wouj ak vèt. Sepandan, mekanis -emisyon limyè yo se esansyèlman menm. Pwosesis emisyon yon dirije sitou koresponn ak pwosesis emisyon espontane limyè. Lè yo enjekte yon kouran pi devan, transpòtè ki pa -ekilib yo enjekte yo rekonbine pandan difizyon, emèt limyè. Se poutèt sa, dirije yo se sous limyè enkoyeran epi yo pa aparèy papòt; pouvwa pwodiksyon yo se fondamantalman pwopòsyonèl ak aktyèl la sou fòm piki.
Dirije yo gen yon lajè lajè espèk (30-60 nm) ak yon gwo ang radyasyon. Nan ba -vitès kominikasyon dijital ak etwat-bandwidth sistèm kominikasyon analòg, LED yo se pi bon sous limyè. Konpare ak lazè, dirije sikwi kondwi yo pi senp, epi yo ofri pi wo volim pwodiksyon ak pi ba pri.
Diferans ki genyen ant LED ak lazè se ke LED pa gen yon kavite optik sonan epi yo pa ka jenere limyè lazè. Yo limite a sa sèlman emisyon espontane, emèt limyè enkoyeran. Lazè, nan lòt men an, yo ankouraje emisyon, emèt limyè aderan.
Estrikti ki ap dirije
Dirije tou sitou itilize bato doub heterojunction. Diferans lan se ke LED yo manke sifas klivaj, sa vle di yo manke kavite optik sonan, epi paske yo pa osile tankou lazè, yo pa gen okenn sonorite optik. Dirije yo divize an de kategori prensipal: sifas -emèt LED ak kwen-emèt LED. Estrikti yon sifas-emèt LED yo montre nan Figi 3-11, ak estrikti a nan yon LED ki emèt kwen yo montre nan Figi 3-12.
Figi 3-11 Estrikti yon LE ki emèt sifas yoD
Edge-LED ki emèt tou anplwaye yon estrikti doub heterojunction. Sèvi ak teknoloji mask SiO2, yon bann -ekwòd kontak ki gen fòm (40-50mm) pèpandikilè ak figi fen a fòme sou sifas kontak la -ki gen fòm, konsa defini lajè kouch aktif la. Ansanm, yo ajoute yon kouch ond optik pou plis amelyore konfizyon limyè, k ap gide radyasyon limyè ki pwodui nan rejyon aktif la nan sifas emisyon an, kidonk amelyore efikasite konbine avèk fib optik la. Yon bout nan kouch aktif la kouvwi ak yon fim segondè-refleksyon, ak lòt bout la ak yon fim anti-refleksyon pou reyalize emisyon limyè inidireksyon. Nan direksyon pèpandikilè ak avyon an junction, ang divergence a se apeprè 30 degre, montre pi wo efikasite kouple pwodiksyon pase sifas ki emèt dirije.
Figi 3-12 montre estrikti yon LED ki emèt kwen
Karakteristik fonksyone ki ap dirije
(1) Karakteristik spektral: liy lajè spectral ΔA nan LED yo pi laj pase sa yo ki nan lazè. Yo montre spectre emisyon InGaAsP LEDs nan Figi 3-13.
Figi 3-13 spectre emisyon nan InGaAsP LED
Depi LED yo manke yon kavite sonan optik pou chwazi longèdonn, spectre yo se sitou ki baze sou emisyon espontane, sa ki lakòz yon lajè liy espèk. Longèdonn ki koresponn ak entansite maksimòm limine sou koub spectral la rele longèdonn pik emisyon λp, epi diferans longèdonn Δλ ant de pwen entansite mwatye - sou koub spectral la rele lajè liy espektral ki ap dirije (oswa tou senpleman lajè spectral), ki se yon kantite ki gen rapò ak tanperati T ak ond.
Nan fòmil la, c se vitès limyè a nan yon vakyòm; h se konstan Planck a, h=6.625 × 10⁻³⁴ J·s; epi k se konstan Boltzmann, k=1.38 × 10⁻ J/K.
Jan nou ka wè nan ekwasyon (3-10), lajè espektral la ogmante ak ogmantasyon longèdonn radyasyon λ selon λ². Anjeneral, lajè espektal kout -longèdonn (GaAlAs-GaAs) dirije se 10 ~ 50nm, ak lajè espektral nan longèdonn long{-(InGaAsP-InP) dirije se 50 ~ 120nm.
Lajè spectral la ogmante ak ogmante konsantrasyon dopan kouch aktif. Sifas-LED ki emèt yo jeneralman dope anpil, pandan y ap dirije-emisyon kwen yo alalejè dope; Se poutèt sa, sifas-LED ki emèt yo gen yon lajè espèk pi laj. Anplis de sa, dopaj lou chanje longèdonn emisyon an nan direksyon pou longèdonn ki pi long. Anplis de sa, chanjman tanperati ak varyasyon nan distribisyon enèji konpayi asirans tou lakòz chanjman nan lajè espèk.
(2) Karakteristik pouvwa pwodiksyon optik Karakteristik P-I nan yon LED refere a relasyon ki genyen ant pouvwa optik pwodiksyon an ak aktyèl enjeksyon an, jan yo montre nan Figi 3-14. Jan nou ka wè nan Figi 3-14, aparèy ki emèt sifas-yo gen pi gwo pouvwa, men yo gen tandans fè saturation nan gwo kouran piki; pandan y ap aparèy ki emèt kwen{10}}yo gen relativman pi ba pouvwa. An jeneral, anba menm kouran piki a, pouvwa optik pwodiksyon yon sifas -emèt dirije se 2.5 a 3 fwa pi gran pase sa ki nan yon LED ki emèt kwen. Sa a se paske kwen-emèt dirije yo sijè a plis absòpsyon ak rekonbinasyon koòdone.
Figi 3-14 karakteristik PI nan LED
(3) Karakteristik Tanperati Depi LED yo se aparèy san papòt, yo gen bon karakteristik tanperati epi yo pa mande pou sikui kontwòl tanperati.
(4) Efikasite Couplage Anba kondisyon aplikasyon nòmal yo, kouran fonksyònman ki ap dirije a se 50-150mA ak pouvwa pwodiksyon an se kèk miliwatt. Paske ang divergence gwo bout bwa ki emèt pa dirije se gwo, efikasite kouple ak fib optik ba, ak pouvwa fib la pi piti anpil. Li se jeneralman apwopriye sèlman pou transmisyon kout distans.
(5) Karakteristik modulasyon: LED yo gen frekans modulasyon ki ba. Anba kondisyon fonksyònman nòmal yo, frekans koupe sifas -emisyon dirije se 20-30MHz, ak frekans koupe nan dirije dirije kwen se 100-150MHz, sitou akòz limit la nan lavi konpayi asirans.
Konparezon Lazè (LDs) ak LED
Konpare ak dyod optik (LD), LED yo gen pi ba pouvwa pwodiksyon, pi laj lajè liy espèk, ak pi ba frekans modulasyon. Sepandan, LED yo ofri pèfòmans ki estab, lavi long, fasilite nan itilize, yon pakèt lineyè pouvwa pwodiksyon, epi yo pi senp yo fabrike ak mwens chè.
Dirije yo anjeneral makonnen ak fib optik multimode pou sistèm kominikasyon optik ki ba -kapasite, distans ki kout- ak longèdonn 1.31μm oswa 0.85μm.
Dyòd lazè (LD) yo anjeneral makonnen ak yon sèl -fib mòd pou gwo-kapasite, long-sistèm kominikasyon optik nan longèdonn 1.31 μm oswa 1.55 μm.
Lazè fidbak distribiye (DFB-LDs) yo tou prensipalman makonnen ak yon sèl -mòd fib oswa ki fèt espesyalman pou yon sèl -fib mòd pou nouvo gwo -kapasite sistèm fib optik nan yon longèdonn 1.55 μm, ki se kounye a tandans prensipal la nan devlopman kominikasyon fib optik.
