1-1- مقدمه
هر اتم از يك باند ظرفيت و يك باند هدايت تشكيل شده است. بعد از باند ظرفيت اتم، باند هدايت قرار گرفته است كه در حالت عادي خالي است. الكترونهاي باند ظرفيت با گرفتن انرژي كافي به ممانه هدايت رفته يك جفت الكترون حفره ايجاد مي‌كنند. حال اگر الكترونها در معرض تغييرات انرژي كافي در اثر بايار مناسب قرار گيرند. الكترونها دوباره از باند ممنوعه پرش كرده و به باند مجاور مي رود و هنگام اين پرش از باند ممنوعه مقداري انرژي از دست مي دهند و اين اتلاف انرژي همراه با تشعشع به همراه مقداري انرژي مشخص است. اين مكانيزم مدارهاي نوري مورد استفاده قرار مي گيرد.
2-1- مولدهاي نوري
دو نوع ابزار مولد نور مورد استفاده قرار مي گيرند كه LEDها و ليزرها هستند. LEDها و ليزرها دو تفاوت اساسي دارند.
1- LED يك ابزار نيمه هادي است كه با استفاده از يك فرآيند تبديل توان به شكل جريان ورودي و فوتون خروجي، نور ساطع مي كند در حاليكه ليزر يك ابزار مولد تشديد در حفره است كه ممكن است به عنوان واسطه فعال خود، از يك گاز، يك مايع يا يك جسم جامد استفاده كند و به عنوان محصول فرآيند افزايش شار فوتوني نور ساطع نمايد.
2- LED نوري با باند عريض ساطع مي كند كه در آن فوتونها مستقيماً وابسته به فاز نيستند در حاليكه ليزر يك نوع نوري با باند باريك ساطع مي كند كه در آن فوتونهاي تابشي يا فوتونهاي مولد همفازند و به همين جهت نور laser برخلاف LED مي تواند در يك نقطه دور و بسيار كوچك متمركز شود و در نتيجه در محل تمركز نور چگالي توان بسيار بالايي داشته باشد.
در حال حاضر ديودهاي نور گسيل نسبت به laser داراي اشكالات بيشتري است از جمله:
الف- قدرت نوي پايين تر
ب- پهناي باند مدولاسيون نسبتاً كوچكي دارند (كمتر از MHZ50)
ج- انحراف هارمونيكي دارند
با وجود اشكالات فوق ديودهاي نور گسيل مزايايي دارند كه كا ربرد آنها را در مخابرات نوري بسيار برجسته كرده است كه عبارتند از:
الف- ساخت ساده تر در آن هيچ تراش منعكس كننده اي وجود ندارد و در بعضي از انواع ساختاري آن Striped Geometry وجود ندارد.
ب- هزينه كمتر بخاطر ساختار ساده تر
ج- وابستگي دمايي كمتر آن. مشخصات خروجي نور در مقابل جريان آن نسبت به مشخصات ليزر كمتر تحت تاثير قرار مي گيرد و مسائل مربوط به پايداري جريان آستانه و جبران حرارتي را ندارد.
د- خطي بودن. يك ديود نور گسيل داراي خروجي نوري خطي در قبال مشخصات جريان مي باشد (برخلاف ليزر اتصالي) كه اين امر در مواردي كه مدولاسيون آنالوگ مورد نظر است، سودمند است.
3-1- كارايي ديودهاي نور گسيل
عدم وجود تقويت نوري از طريق نشر تحريك شده در ديود نور گسيل، سبب محدود شدن كارائي كمي دروني ديود (نسبت فوتونهاي توليد شده به الكترونهاي تزريق شده) مي گردد. تكيه بر نشر خودبخودي، بدليل وجود نقص ها و ناخالصي ها اجازه جا گرفتن تركيبات مجدد غير تابشي را درون ساختار مي دهد و در نتيجه در بهترين حالت، كارايي داخل 50% را براي دستگاههاي ساده اي با اتصال Homojvnetion را مي دهد اگرچه كارايي كمي دروني مي تواند بطور نسبي بالا باشد، ولي شكل نامبرده براي ديود نور گسيلي كه از طريق يك سطح مسطح منتشر مي شود ضرورتاً به صورت Lambertion مي باشد چرا كه تشعشع سطحي قدرت تابيده شده از يك فضاي واحد به يك زاويه سه بعدي در تمام جهات ثابت مي باشد. توزيع شدت Lambertion در شكل 1-1 نشان داده شده است. J0 شدت ماكزيمم بر سطح مسطح عمودي مي باشد ولي به طرفين كاهش مي يابد (متناسب با كسينوس زاويه تصوير 5) اين مساله بهره قدرت خروجي را به ميزان چند درصد كاهش مي دهد.
بهره قدرت خروجي ، به عنوان نسبت قدرت نوري منتشر شده خروجي Pe، به قدرت الكتريكي تامين شده براي دستگاه، P، مي باشد كه مي توان آن را بصورت زير نوشت:
شكل
همچنين قدرت نوري منتشر شده (Pe) به درون محيطي با مشخصه انكسار پايين، n، از سطح يك ديود نور گسيل مسطح ساخته شده از موادي با مشخصه انكسار nx، تقريباً بصورت زير داده مي شود:
كه در اين رابطه Pint قدرت توليد شده داخلي و F فاكتور انتقال از سطح مشترك نيمه هادي- خروجي، مي باشد. از اين رو تخمين زدن درصد قدرت نوري منتشر شده، ممكن مي باشد.
موقعي كه خروجي نور به يك فيبر متصل مي گردد، اتلاف بيشتري به وجود مي‌آيد. اگر براي فيبري با مشخصه پله اي فرض شود كه تمام نور به انتهاي فيبر، درون زاويه قابل قبول تزويج مي شود، در محيط هوا معادله زير برقرار مي گردد. يعني زاويه با مقدار NA¬ (روزن
پشتیبانی 24 ساعته :
09909994252
برچسب ها:
تحقیق انواع دیودها