Visoka tehnička škola strukovnih studija u Zrenjaninu
Predmet: Primenjena elektronika
Studijski program: Inženjerski menadžment
Modul: Računarstvo
Predajnici i prijemnici optičkog zračenja u optičkim
komunikacionim sistemima
- završni rad -
Mentor:
Student:
Dr Lazo Manojlović
Janko Valovec IM7/12-R
U Zrenjaninu, septembar 2015. godine
2
SADRŽAJ:
UVOD...............................................................................................3
1.Laserska diode.............................................................................4
1.1. Laserksa struktura prostog lasera..............................................4
1.2. Laser sa heterostrukturom.........................................................5
2. LED.............................................................................................. 6
2.1. LED sa dvostrukom heterostrukturom......................................7
2.2. Burrus LED sa emitujućom ivicom...........................................8
2.3. LED sa emitujućom ivicom.......................................................9
3. Karakteristike LED i laskerske diode....................................10
3.1. Koeficijent iskorišćenja LED..................................................10
3.2. Izlazna snaga............................................................................10
3.3. Radijaciona lepeza...................................................................11
3.4. Spektarna širina laserske diode i LED.....................................11
4. Fotodiode...................................................................................12
4.1. PIN diode.................................................................................14
4.2. Karakteristike fotodiode..........................................................14
5. Optički komunikacioni sistemi................................................16
ZAKLJUČAK.................................................................................19
Literatura........................................................................................20
4
1.LASERSKA DIODA
Prva laserka diode bazirana na poluprovodničkoj tehnologiji je prikazana 1962. godine.
Najveći razvoj u laserskoj tehnologiji je primarno zavisio od dva faktora: sposobnostnovih
tehnologija da proizvedu bolje,manje i jeftinije poluprovodničke lasere i broj oblasti primene.
Razvoj u poluprovodničkoj tehnologiji nije bio ništa manje dramatičan i rezultovao je
manjim, ali kompleksnijim komponentama. Bilo je moguće razviti laserske diode za duže i
kraće talasne dužine, veće izlazne snage, bolje kontrolisanu optičku radijaciju i duže vreme
života. U skladu sa ovim razvojem širio se i broj primena. Laserske diode su vrlo kompaktne,
visoko efikasne za masovnu proizvodnju.
1.1.
Laserska struktura prostog lasera
Za optimizaciju performansi laserske diode za što je moguće šire primene, različite structure
su bile razvijane. Najprostija laserska dioda je nazvana Fabry-Perot-ov laser. Fabry Perot je
ime optičke šupljine tj. uređenje ogledala koje daje povratnu spregu u laserskom oscilatoru.
Ogledala su dobijena rezanjem kristalnih površina oba kraja. Razlika u indeksu prelamanja
između vazduha i poluprovodnika izaziva delimičnu refleksiju koja omogućava nekom delu
radijacije da izađe napolje iz lasera, a nekom delu da bude reflektovan. Ovi prosti laseri često
daju nelinearnu izlaznu snagu.
Slika 1:
Prostiji laserski dizajn. Ovaj tip lasera poznat kao Fabry-Perot-ov laser ima samo p-n
spoj. Iz ovog razloga je nazvan homospojni laser.
5
1.2.
Laser sa heterostrukturom
Hererostruktura znači da je p-n spoj napravljen od nekoliko slojeva sa različitim energetskim
procepima. Promena u energetskim procepima utiče na indeks prelamanja i kretanje nosilaca.
Dizajniranjem p-n spoja tako da sadrži tanke slojeve sa niskim energetskim procepom
okružene sa slojevima sa višim energetskim procepom, nosioci i optička varijacija su bolje
ograničeni u transverzalnom pravcu. Ovo daje nižu struju praga i bolju stabilnost moda. Za
dobijanje istih prednosti takođe u lateralnom pravcu moramo širiti laserski material u
nekoliko koraka sa uzrokovanjem i nagrizanjem između. Zajednički metod je prvo rast
heterostrukture. Tada posle jednog nagrizanja dalje sav material osim oštre ivice će postati
laserska šupljina. Posle toga novi materijal sa različitim sastavom ponovo raste na strain
ivica. Ovaj materijal je izabran da ima širi energetski procep od aktivnog sloja u p-n spoju.
Sada imamo laser sa aktivnim slojem okruženim materijalom sa većim procepom u oba
pravca. Ovo daje dobru kontrolu preko nosilaca i generisane optičke radijacije.
Slika 2 pokazuje profile tri tipa modernih laserskih struktura. Prva (gore levo) je obična B-H
struktura opisana iznad. Gore desno je “v-brazda” laser. Treći laser je “ivični laser”. Svi
gornji laseri mogu da se koriste sa prostom Fabry-Perot-ovom šupljinom koja daje
multimodno ponašanje spektra tj. laserske oscilacije mnogih frekvencija u isto vreme. Ako
želimo monomodni spektar, koji je potreban za najveći broj primena, moramo napraviti
optičku šupljinu kao mrežu i to su tzv. “laseri sa raspodeljenom povratnom spregom” (DBF
laser).
Slika 2
Heterospojne laserske diode. Gore levo i desno: dva različita tipa BH laserske diode-
jedna planarna i druga ne planarna. Dole: ivična laserska dioda.
