تحقیق : مطالعه تکنولوژی و مقایسه ساختار ‏LED‏ ها با لیزرها در ‏سیستمهای انتقال دیتا

تحقیق :  مطالعه تکنولوژی و مقایسه ساختار ‏LED‏ ها با لیزرها در ‏سیستمهای انتقال دیتا

منابع نوری نیمه هادی که در سیستمهای مخابرات نوری به کار می روند به دو دسته اصلی دیودهای ‏نورگسیل و لیزرها تقسیم می شوند . لیزرها نیز در یک تقسیم بندی کلی به دو گروه لیزرهای با طول موج ‏ثابت و لیزرهای با چندین طول موج طبقه بندی می شوند.‏ در این گزارش ضمن تشریح سازوکار فیزیکی تولید نور در د یود نورگسیل و لیزر و بیان تمایزهای این دو، ‏به ارائه انواع مختلف این قطعات و توضیح عملکرد هر یک می پردازیم.‏.

دیودِ نورگسیل، در ساده ترین شکل خود، یک پیوند‎ pn‎‏ بایاس مستقیم است . وقتی الکترونهای آزادِ باند ‏هدایت با حفره ها ترکیب می شوند، به باند ظرفیت که انرژی کمتری دارد منتقل می شوند و طی این ‏فرآیند، نور گسیل می شود . طول موج نور گسیل شده از‎ LED‎‏ با گاف انرژی ماده به کار رفته در ساختار ‏آن نسبت مع دارد یعنی هرچه گاف انرژی، بزرگتر باشد، طول موج نور تولید شده کوتاهتر است. این ‏رابطه به صورت زیر بیان می شود:.

هر زمان که الکترونی با حفره ترکیب می شود یک فوتون تولید می شود. بنابراین، مقدار انرژی نورانی ‏برابر با حاصلضرب تعداد الکترونهای ترکیب شده و مقدار گاف انرژی است . به بیان دیگر توان خروجی، ‏با جریان اِعمالی نسبت مستقیم دارد . مطابق شکل ( 1)، به دلیل نواری بودن باندهای هدایت و ظرفیت، ‏انتقال از هر تراز انرژی در باند هد ایت به هر تراز انرژی در باند ظرفیت، ممکن خواهد بود . البته انتقالِ ‏غالب، از لبه باند هدایت به لبۀ باند ظرفیت صورت می گیرد . همین مسأله،دلیل وجود محدوده ای از طول ‏موجهای مختلف در گسیل خود به خودیِ تولید شده به وسیلۀ ‏‎ LED‎‏ است. ‏

فرستنده‎ ‎های‎ ‎نوری‎ ‎از‎ ‎جمله‎ ‎بخشهای‎ ‎اساسی‎ ‎در‎ ‎یک‎ ‎لینک‎ ‎نوری‎ ‎هستند‎ . ‎بازدهی‎ ‎خوب‎ ‎یک فرستنده‎ ‎امکان‎ ‎انتقال‎ ‎اطلاعات‎ ‎را‎ ‎در‎ ‎مسیرهای‎ ‎طولانی‎ ‎فراهم‎ ‎می‎ ‎کند‎ . ‎دیودهای‎ ‎نور‎ ‎گسیل‎ ‎ولیزرهای‎ ‎نیمه‎ ‎هادی‎ ‎از‎ ‎منابع‎ ‎اصلی‎ ‎نور‎ ‎در‎ ‎سیستمهای‎ ‎مخابراتی‎ ‎بوده‎ ‎که‎ ‎لیزرهای‎ ‎مخابراتی‎ ‎درتکنولوژیهای‎ ‎اخیر‎ ‎جایگاه‎ ‎ویژه‎ ‎ای‎ ‎دارند‎ . ‎لیزرهای‎ ‎نیمه‎ ‎هادی‎ ‎در‎ ‎کلی‎ ‎ترین‎ ‎حالت‎ ‎به‎ ‎دو‎ ‎دسته لیزرهای‎ ‎با‎ ‎طول‎ ‎موج ثابت‎ ‎و‎ ‎لیزرهای‎ ‎با‎ ‎طول‎ ‎موج‎ ‎تنظیم‎ ‎پذیر‎ ‎تقسیم‎ ‎می‎ ‎شوند‎ . ‎در‎ ‎این‎ ‎گزارش ابتدا‎ ‎مشخصات‎ ‎اصلی‎ ‎دیودهای‎ ‎نورگسیل‎ ‎و‎ ‎لیزرهای‎ ‎نیمه‎ ‎هادی‎ ‎بیان‎ ‎شده‎ ‎و‎ ‎در‎ ‎ادامه‎ ‎انواع‎ ‎لیزرها شامل‎ ‎لیزرهای‎ ‎فابری‎ ‎پرو‎ ‎،‎ ‎لیزرهای‎ ‎با‎ ‎فیدبک‎ ‎توزیعی‎ ‎،‎ ‎لیزرهای‎ ‎با‎ ‎منعکس‎ ‎کننده‎ ‎براگ‎ ‎توزیعی، لیزرهای‎ ‎گسیل‎ ‎از‎ ‎سطح‎ ‎با‎ ‎کاواک‎ ‎عمودی‎ ‎،‎ ‎لیزرهای‎ ‎تنظیم‎ ‎پذیر‎ ‎با‎ ‎تنظیم‎ ‎پیوسته،‎ ‎ناپیوسته‎ ‎و‎ ‎شبه پیوسته‎ ‎،‎ ‎لیزرهای‎ ‎تنظیم‎ ‎پذیر‎ ‎با‎ ‎کاواک‎ ‎خارجی‎ ‎،‎ ‎لیزرهای‎ ‎تنظیم‎ ‎پذیر‎ ‎مجتمع‎ ‎یکپارچه‎ ‎،‎ ‎آرایه‎ ‎های دیود‎ ‎لیزر‎ ‎،‎ ‎منابع‎ ‎سوییچ‎ ‎شده‎ ‎و‎ ‎در‎ ‎نهایت‎ ‎تکنولوژی‎ ‎ساخت‎ ‎فیبر نوری‎ ‎مورد‎ ‎بررسی قرار‎ ‎می‎ ‎گیرد‎.‎‏ ‏