LED : Light-Emitting Diode – svetelná dióda
Zdroje svetla sa používajú na generovanie vstupného signálu v optických komunikačných systémoch. Optické komunikačné systémy často využívajú polovodičové zdroje svetla, akými sú diódy LED (light emitting diode) a polovodičové laserové diódy LD (laser diode).
LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – zosilnenie svetla stimulovanou emisiou
Tieto druhy polovodičových optických prvkov poskytujú vysokú účinnosť a spoľahlivosť. Naviac umožňujú presnú voľbu rozsahu vlnových dĺžok a emisných oblastí kompatibilných s rozmerom jadra optického vlákna. V nasledujúcej tabuľke sú zhrnuté hlavné charakteristiky a štruktúry LED a LD používaných v optických komunikačných systémoch s optickými vláknami.
Polovodičové zdroje svetla |
Charakteristika |
Štruktúry |
LED |
LED diódy používané v optických komunikáciách musia mať vysokú radianciu (intenzitu svetla), krátky čas odozvy a vysokú kvantovú účinnosť QE. |
Planárne, kupolovité, LED vyžařujúce hranou alebo povrchom. |
LD |
LD používané v optických komunikáciách musia vyžarovať koherentné svetlo, šírka zväzku musí byť malá a výstupný výkon vysoký. |
Spontánna emisia. Stimulovaná emisia. |
Na konci optického komunikačného systému sa používajú optické senzory (detektory svetla) na obnovenie prenášanej informácie a konvertujú ju na elektrický signál pomocou fotoelektrického javu. Úlohou fotodetektora je príjem dát prenesených optickým vláknom komunikačného systému.
Fotodetektory sú optoelektronické prvky, ktoré konvertujú dopadajúce žiarenie (svetlo) na elektrický signál (napätie alebo prúd).
Detektory svetla alebo fotodetektory sú vo väčšine prípadov realizované ako fotodiódy, fotovodivostné detektory alebo fototranzistory. Fotovodivostné detektory majú najjednoduchšiu štruktúru v podobe dvoch kovových elektród pripojených k polovodičovému materiálu. Vodivosť polovodiča sa zvyšuje, keď sú dopadajúce fotóny pohlcované v polovodiči. Výsledkom je zvyšovanie vonkajšieho prúdu, keď je k elektródam privedené napätie. Solárne články sú špecifickými fotodetektormi, ktoré sa používajú vo fotovoltike (ako konvertory solárnej energie), ale nie v komunikačných systémoch.
Fotodióda je polovodičový prvok, ktorý plní funkciu fotodetektora. Je tvorená P-N prechodom alebo P-I-N štruktúrou. Keď fotón s dostatočnou energiou dopadá na povrch fotodiódy, excituje elektrón, ktorý sa stáva pohyblivým a zároveň sa generuje kladne nabitá diera.
Fototranzistory BJT (bipolar junction transistors - bipolárne tranzistory), ktoré pracujú ako fotodetektory, umožňujú aj zosilnenie fotoelektrického prúdu. Tieto prvky predstavujú polovodičové svetelné senzory vytvorené zo základného tranzistora s priehľadným krytom.
Polovodičové optické detektory |
Charakteristika |
Príklady štruktúr |
Fotodiódy |
Založené na P-N priechode. |
p-n alebo P-I-N diódy APD (Avalanche photodiode – lavinová fotodióda). Fotodiódy s heteroprechodom. |
Schottkyho prechod |
Prechod je tvorený kontaktom polovodiča typu N s kovom. |
Schottkyho kontakt |
Solárne články |
Solárne články premieňajú dopadajúce žiarenie na elektrickú energiu. |
cSi (kryštalický kremík),
|
Fototranzistory |
Tranzistory citlivé na svetlo. Fototranzistory zosilňujúce zmeny svetla, ktoré na ne dopadá. |
N-P-N BJT P-N-P BJT |
Fotovodivostné detektory |
Zmeny vodivosti spôsobuje absorpcia svetla. |
LDR (light-dependent resistor-svetlocitlivý rezistor).
|