ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА
Сравнительная характеристика лазеров и светодиодов
В табл. 5.3 приведены типовые параметры полупроводниковых источников света.
|
Таблица 5.3. Технические характеристики полупроводниковых источников света
|
|
Продолжение табл. 5.3
|
|
Рис. 5.23. Зависимость длины регенерационного участка от скорости передачи: ------------ идеальная частотная Характеристика СИД |
Приведенный анализ показывает, что полупроводниковые источники излучения отвечают большинству требований, предъявляемых к таким приборам в световодных системах связи и световодных измерительных системах. Светоизлучающие диоды являются наиболее подходящими источниками для амплитудных ВОЛС и низкоскоростных систем передачи информации с использованием многомодовых волоконных световодов. Примерные представления о границе перехода от использования СИД к использованию лазеров в системах на многомодовых волокнах дают графики зависимостей длины ретрансляционного участка от скорости передачи информации при использовании этих излучателей (рис. 5.23).
Зависимость длины регенерационного участка L от скорости передачи информации N для ступенчатого световода с затуханием 5 дБ/км для X = 0,85 мкм; 1 — для лазерного диода (спад характеристики на участке ВС обусловлен межмодовой дисперсией); 2 — для СИД (спад характеристики на участке EF обусловлен широким спектром диода, на участке FG — дополнительно — спадом частотной характеристики).
Параметры некоторых лазеров и оптических модулей приведены в табл. 5.4 и 5.5.
|
Таблица 5.4. Параметры некоторых отечественных полупроводниковых лазеров
|
|
Таблица 5.5. Параметры некоторых передающих оптических модулей
|
Сравнив полупроводниковые лазеры с другими типами лазеров, можно выделить следующие достоинства полупроводниковых лазеров:
- малые массогабаритные показатели и большое оптическое усиление (кл « 103... 104 см-1); высокий кпд;
- простота накачки лазера: инжекция не требует высоких питающих напряжений и мощностей;
- высокое быстродействие;
- возможность генерации излучения заданной длина волны в широком диапазоне, что достигается выбором полупроводника с необходимой шириной запрещенной зоны;
- технологическая и эксплуатационная совместимость с элементами интегральной оптики. В табл. 5.6 приведены основные параметры применяемых лазеров.
|
Таблица 5.6. Параметры малогабаритных лазеров
|
Но современным полупроводниковым лазерам присущи и недостатки:
- относительно низкие параметры когерентности излучения (АЯУЯ. тах и 0р), что объясняется высокой плотностью активного вещества, малой длиной резонатора и малой выходной апертурой;
- низкая долговечность, равная для промышленных образцов (102...103) ч; в то же время теоретические расчеты показывают, что долговечность инжекционных лазеров может быть выше 105 ч.
Снижение долговечности реальных приборов прежде всего связывается с постепенной деградацией (старением) полупроводникового лазера. Деградация стимулируется высокими плотностями тока, а также потоков оптической и тепловой мощности, которые характерны для работы полупроводниковых лазеров.
Основным деградационным эффектом является увеличение концентрации безызлуча - тельных центров в активной области за счет внедрения атомов неконтролируемых примесей и образования новых дефектов. Кроме того, имеет место снижение активности излучатель- ных центров и возрастание поверхностной рекомбинации.
5.1. Используя рис. 1, укажите в конструкции твердотельного лазера номер, указывающий на стержень активного вещества
5.2. Используя рис. 1, укажите в конструкции твердотельного лазера номер, указывающий на инфракрасный светодиод.
5.3. Используя рис. 2, укажите номер, указывающий на металл.
5.4. 
Используя рис. 2, укажите номер, указывающий на активную область.
|
|
5.5. Используя рис. 3, укажите в полупроводниковом лазере с гетероструктурой номер, указывающий на металл.
5.6. Используя рис. 3, укажите в полупроводниковом лазере с гетероструктурой номер, указывающий на подложку.
5.7. Используя рис. 4, укажите на ватт-амперной характеристике инжекционного лазера, номер, соответствующий низкой температуре.
5.8. Используя рис. 3, укажите в лазере, номер соответствующий активной области.
5.9. Используя рис. 4, укажите на ватт-амперной характеристике инжекционного лазера, номер, соответствующий высокой температуре.
|
|
5.10. 
Какие два условия необходимо выполнить для возникновения лазерной генерации:
А) баланс фаз;
Б) баланс амплитуд;
В) использование элемента накачки;
Г) использование оптического резонатора?
