Активные компоненты ВОЛС • Излучатели •

Активные компоненты ВОЛС • Излучатели • Модуляторы • Усилители

Излучатели Полупроводниковые лазеры Светодиоды Суперлюминисцентные диоды

Светоизлучающие диоды

При использовании LED для передачи данных они характеризуются рядом недостатков, основными из которых являются: • сравнительно низкая полоса частот, равная 100 МГц, хотя были сообщения о полосе частот, равной 1 ГГц, поэтому быстродействие LED как минимум в 5 раз ниже по сравнению с лазером; • широкий спектр излучения, составляющий около 60 нм, что также снижает полосу частот вследствие хроматической дис- * Персии; • низкая эффективность ввода излучения в оптическое волокно, даже для диодов с торцевым излучением.

В суперлюминесцентных диодах (СЛД) последовательно действуют два процесса генерации света: первичное излучение возникает в результате спонтанной рекомбинации электронно-дырочных пар и вторичное -вынужденное излучение — является основой механизма усиления спонтанного излучения в активной среде. Активная среда в СЛД обладает высоким оптическим коэффициентом усиления, оптический резонатор в СЛД отсутствует и такой излучатель, в целом. можно рассматривать как однопроходный усилитель света. В конструкции СЛД достигнута высокая степень подавления лазерных (резонансных) эффектов, в результате чего широкая. с полушириной около 20 -40 нм, спектральная кривая распределения мощности выходного излучения примерно соответствует распределению Гаусса. Мощность излучения СЛД обычно находится в пределах 3 -10 м. Вт (имеются промышленные образцы СЛД мощностью в несколько сотен м. Вт) при токах накачки величиной от 50 до 150 м. А.

Полупроводниковые лазеры Принципиальным отличием LD от LED является наличие в них встроенного оптического резонатора и значительно большее значение тока, называемого током накачки лазера. Термин лазер обозначает усиление света путем вынужденной эмиссии излучения. Более точно генерацию света в лазерном диоде определяют два механизма: спонтанная и стимулированная эмиссия. При этом спонтанная эмиссия имеет место в результате рекомбинации возбужденных электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне и, как было показано выше, является основным процессом генерирования излучения в LED, В лазерных диодах фотоны в основном генерируются посредством стимулированной (вынужденной) эмиссии заключающейся в том, что фотоны, созданные в результате спонтанной эмиссии, вызывают генерацию дополнительных фотонов путем стимулирования дополнительных рекомбинаций, а те в свою очередь вновь создают дополнительные фотоны.

Модуляторы и переключатели Принцип действия акустооптического модулятора основан на зависимости показателя преломления ряда оптически прозрачных материалов от внешнего давления. Такими материалами являются Те 02 (диоксид теллура), Li. Nb 03 (ниобат лития) и РЬМо 04 (молибдат свинца). В модуляторах давление создается акустическими волнами

Акустооптический модулятор

АКУСТООПТИЧЕСКИЕ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЕ ФИЛЬТРЫ

Электрооптические модуляторы В настоящее время наиболее распространенным оптическим модулятором является ячейка Поккельса, принцип действия которой основан на электрически возбуждаемом в определенных кристаллах двулучепреломлении. В зависимости от того, каким образом (параллельно или перпендикулярно) относительно распространяемой в кристалле световой волны приложено электрическое поле, ячейки Поккельса делятся на ячейки продольного или поперечного типа- Здесь следует отметить, что для обеспечения ввода в ячейку оптического излучения в ячейках продольного типа необходимо использовать прозрачные или кольцевые модулирующие электроды. Популярным материалом для таких ячеек является KDP (химическая формула КН 2 Р 04), так как в этом материале напряженность электрического поля определяет отличие в показателях преломления по х и у направле-

Модуляторы на основе интерферометра Маха-Цендера В классической оптике интерферометры Маха-Цендера MZI обычно используются для измерения показателя преломления оптических материалов и содержат два оптических канала, реализуемых при волоконно-оптическом исполнении на двух ответвителях и двух оптических волокнах, одно из которых управляемое

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ

Схема оптического усилителя

Геометрия эрбиевого волокна

Энергетическая диаграмма переходов трехвалентного иона эрбия