Волоконно-оптические системы передачи



страница19/39
Дата14.02.2020
Размер0.65 Mb.
Название файлаВОЛОКОННО.docx
ТипЗадача
1   ...   15   16   17   18   19   20   21   22   ...   39
Возбуждение атомаприводит к переходу электронов из валентной зоны в зону проводимости, это может происходить: при поглощении света, или под влиянием температуры, или при ударе в атом внешнего электрона, или при химических реакциях и т.д.

Для того, чтобы излучение света происходило в течении необходимого промежутка времени, надо все это время к данному веществуназываемому активной средой подводить тем или иным способом энергию. Такой процесс получил название накачки.

Полупроводники классифицируются на собственные (СПП) и примесные (ППП). В СПП количество свободных электронов зависит от внешних факторов, а у ППП определяется концентрацией примесей.

В качестве источников света в современных ВОСП используются светоизлучающие диоды (СИД) и полупроводниковые лазеры (ППЛ). Материалом для них служат примесные полупроводники, в которых созданы nиp области (рисунок 3.2). Полупроводник будет «n» типа, если к первому полупроводнику добавляется второй полупроводник, имеющий большую валентность. Например, к германию (4-х валентный) добавляется сурьма (5-ти валентная), их атомы взаимодействуют четырьмя электронами, а пятый оседает в зоне проводимости. Полупроводники «p» типа получают, например, добавлением к 4-х валентному германию 3-х валентного индия. Атомы индия отбирают электроны германия, и он становится дырочной проводимости.

СИД представляет собой кристалл полупроводника с p-n переходом (рисунок 3.2), протекание электрического тока через который вызывает интенсивное спонтанное излучение. Принцип работы полупроводникового СИД основан на возбуждении атомов, проходящих через диод, электрическим током.

 

Рисунок 3.2 – Светоизлучающий диод

Вследствие подачи прямого напряжения на СИД носители заряда (электроны и дырки) проникают в активный слой из прилегающих пассивных слоёв (p и n слоя), а затем испытывают спонтанную рекомбинацию, сопровождающуюся излучением света. При рекомбинации электронов и дырок в активном слое электроны переходят из нижних уровней зоны проводимости на верхние уровни валентной зоны. Возвращение электронов в основное состояние сопровождается излучением фотонов света с частотой:

f = (E2-E1)/h, (3.1)

где E1 – энергия основного энергетического уровня в валентной зонеE2 – энергия энергетического уровня в зоне проводимости; h – постоянная Планка



(h =  Дж•с). Частота излучения:

 ; (3.2)

где с – скорость света (с =  м/с), поэтому длина волны излучения: определяется с помощью формулы 3.3, называемой частотное условие Бора:



. (3.3)

Таким образом, частота излучения (длина волны) зависит от материала, из которого изготовлен активный слой СИД, так как каждое вещество характеризуется своей шириной запрещённой зоны ΔW.= E2-E1. Внесение в полупроводник некоторых примесей позволяет получить свечение различного света. Например, красный цвет свечения имеют СИД из тройного соединения GaAsP, зелёный цвет свечения – у СИД из фосфида галлия GaP.

В ВОСП в качестве источников излучения применяют СИД и лазерные диоды инфракрасного излучения. Устройства на основе арсенида галлия с добавлением алюминия (GaAlAs) излучают свет длинной 0,8-0,9 мкм (1 ОП). Устройства на основе арсенида фосфида индия-галия (InGaAsP) излучают свет длинной 1,0-1,6 мкм (2 и 3 ОП).

Таблица 3.1–Материалы, используемые для изготовления СИД



Материал

Ширина запрещённой зоны, эВ

λ, мкм

Ga P

2.24

0.55

Al As

2.09

0.59

Ga As

1.42

0.87

In P

1.33

0.93

In As

0.34

3.6

В технике оптической связи наибольшее применение получили две конструкции СИД: поверхностный и торцевой.

В поверхностном СИД (рисунок 3.3) волоконный световод присоединяется к поверхности излучения через специальную выемку в полупроводниковой подложке.



Такой способ стыковки СИД и ОВ обусловлен необходимостью ввода максимальной мощности спонтанного излучения в стекловолокно.

Рисунок 3.3 – Конструкция поверхностного СИД

Знак «+», находящийся рядом с типом проводимости указывает на область с более высокой концентрацией примеси, т.е. с более высокой проводимостью.

Недостатком поверхностного светодиода является то, что фотоны, рождающиеся в его активном слое, разлетаются во все стороны от активного слоя. Лишь малая часть фотонов (около 2  ) достигают оптического волокна. Поэтому поверхностные светодиоды не используют в качестве источников излучения в приёмопередатчиках ВОСП.



 

Рисунок 3.4 – Конструкция торцевого СИД (СЛД)





Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   15   16   17   18   19   20   21   22   ...   39


База данных защищена авторским правом ©genew.ru 2020
обратиться к администрации

    Главная страница
Контрольная работа
Курсовая работа
Лабораторная работа
Рабочая программа
Методические указания
Практическая работа
Методические рекомендации
Теоретические основы
Пояснительная записка
Общая характеристика
Учебное пособие
История развития
Общие сведения
Физическая культура
Теоретические аспекты
Практическое задание
Федеральное государственное
Техническое задание
Направление подготовки
Теоретическая часть
Самостоятельная работа
Образовательная программа
Общие положения
Дипломная работа
Методическая разработка
государственное бюджетное
квалификационная работа
Выпускная квалификационная
Технологическая карта
Техническое обслуживание
Решение задач
учебная программа
Методическое пособие
История возникновения
Общие требования
Рабочая учебная
Краткая характеристика
Исследовательская работа
Общая часть
История создания
Метрология стандартизация
Основная часть
Рабочая тетрадь
Техническая эксплуатация
Название дисциплины
Современное состояние
Государственное регулирование
Внеклассное мероприятие
Организация работы
Математическое моделирование
Экономическая теория