Jdi na obsah Jdi na menu
 


                                 Optické vysílače – zdroje záření

  • Zdroje záření lze charakterizovat jako prvky, které mění elektrický signál na optický.
  • Zdrojů záření existuje celá řada. V oblasti telekomunikací se však téměř výhradně, díky svým výhodným vlastnostem, používají zdroje polovodičové. Ty využívají ke generaci optického záření rekombinaci injektovaných děr  a elektronů do oblasti polovodičového přechodu P-N. Volné nosiče jsou do oblasti přechodu injektovány přiložením napětí v propustném směru. Takový optický zdroj se chová z hlediska elektrických parametrů téměř jako klasická polovodičová dioda se dvěma napájecími přívody.
  • Obecně se dají rozdělit do dvou skupin podle stupně spektrální čistoty generovaného světla:

                         Elektroluminiscenční diody LED

                         Polovodičové laserové diody LD

 

  • Polovodičové diody, jak laserové, tak elektroluminiscenční, se vždy budí v propustném směru.
  •  Světelná energie (tok fotonů) se generuje u diod LED prostřednictvím spontánní emise, což znamená, že se fotony generují v oblasti přechodu P-N jeden po druhém nezávisle.
  • Pro laserovou diodu je typická simulovaná emise, u které dochází k rekombinaci dalšího volného páru elektro/díra v oblasti přechodu P-N náhodně generovaným fotonem. Tím se uvolní nový foton, ale původní stimulující nezaniká. Tyto dva fotony, stimulující a nově vzniklý, mohou opět stimulovat vznik dalších dvou fotonů. Fotony se tedy negenerují zcela nezávisle na sobě, ale jeden stimuluje vznik druhého. Takto se účinně u laseru světelná energie násobí.
  • Hladní rozdíl mezi LED a LD je v tom, že LD vykazuje na svém výstupu podstatně větší optické výkony než LED a její spektrální čistota (koherence) je o několik řádů vyšší.

 

                                Optické přijímače – detektory záření

Optický detektor je součástka, která převádí optický výkon na výkon elektrický. Opět se setkáváme s polovodičovými součástkami těchto typů:

  • Fotodetektory s jednoduchým PN přechodem – v této ryzí formě se v optických systémech nepoužívá pro svou nízkou citlivost.
  • PIN dioda – fotodioda bez vnitřního zisku, do jejíž struktury je přidána speciální vrstva polovodiče I zvětšující její citlivost a účinnost.
  • APD – lavinová fotodioda s vnitřním ziskem – uvnitř této diody dochází vlivem silného elektrického pole (velké závěrné napětí) k lavinovému vzniku volných elektronů (primárně uvolněné elektrony díky dopadu fotonů na přechod P-N se tím účinně násobí), čímž se zvětšuje citlivost v porovnání s diodou PIN. Jednoduše je možné si to představit jako fotodiodu PIN s vnitřním proudovým zesilovačem.

 

V přijímačích optických komunikačních systémů se polovodičový prvek používá jako pasivní detektor, tedy polarizuje se výhradně v závěrném směru.