Chương 3 Bài giảng Cơ sở truyền thông sợi quang nhằm giúp người học hiểu rõ các vấn đề của bộ phát quang như: Tiếp giáp dị thể kép, LED – Light Emitting Diode, Laser diode – LD, các nguồn laser bán dẫn đơn mode, bộ phát quang.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở truyền thông sợi quang: Chương 3 - HV Bưu chính viễn thông
- HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
BÀI GIẢNG MÔN
CƠ SỞ TRUYỀN THÔNG
SỢI QUANG
Bộ môn: Thông tin quang - Khoa VT1
Năm biên soạn: 2010
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
Nội dung
1 Tổng quan về kỹ thuật thông tin quang
2 Sợi quang
Chương 3 Bộ phát quang
4 Bộ thu quang
5 Một số vấn đề trong thiết kế truyền TTQ đơn kênh điểm – điểm
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 2
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
BỘ PHÁT QUANG
Tiếp giáp dị thể kép
LED – Light Emitting Diode
Laser diode – LD
Các nguồn laser bán dẫn đơn mode
Bộ phát quang
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 3
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TIẾP GIÁP DỊ THỂ KÉP (1)
Qu¸ tr×nh hÊp thô vµ ph¸t x¹:
. XÐt hÖ 2 møc ®¬n gi¶n: cã 3 qu¸ tr×nh c¬b¶n
E2 E2 E2
hf hf
hf
hf
E1 E1 E1 hf
a) Quá trình hấp thụ b) Phát xạ tự phát c) Phát xạ kích thích
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 4
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TIẾP GIÁP DỊ THỂ KÉP (2)
TiÕp gi¸p P-N:
. H×nh thµnh tõ hai lo¹i b¸n dÉn lo¹i n vµ b¸n dÉn lo¹i p: Khi
cha ®Æt ®iÖn ¸p ph©n cùc C¸c h¹t t¶i ®a sè khuyÕch
t¸n qua líp tiÕp gi¸p H×nh thµnh hµng rµo thÕ
. Tr¹ng th¸i c©n b»ng thiÕt lËp Vïng nghÌo (kh«ng cã h¹t
t¶i linh ®éng)
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 5
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TIẾP GIÁP DỊ THỂ KÉP (3)
TiÕp gi¸p P-N:
. Ph©n cùc ngîc: Vïng nghÌo më réng ra, c¸c ®iÖn tö vµ
c¸c lç trèng khã gÆp nhau ®Ó t¸i hîp ph¸t ra ¸nh s¸ng Sö
dông trong photodiode.
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 6
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TIẾP GIÁP DỊ THỂ KÉP (4)
TiÕp gi¸p P-N:
. Ph©n cùc thuËn: Vïng nghÌo hÑp l¹i hay hµng rµo thÕ
thÊp xuèng c¸c ®iÖn tö vµ c¸c lç trèng ®îc b¬m vµo
vïng nghÌo dÔ dµng t¸i hîp ph¸t ra ¸nh s¸ng.
. Quan hÖ gi÷a dßng ch¹y qua tiÕp gi¸p vµ thÕ ®Æt vµo:
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 7
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TIẾP GIÁP DỊ THỂ KÉP (5)
. CÊu tróc ®ång thÓ: c¸c h¹t t¶i kh«ng bÞ giam h·m hiÖu suÊt
ph¸t x¹ kÐm.
. CÊu tróc dÞ thÓ kÐp: gåm 3 líp c¬
b¶n
- Líp b¸n dÉn máng ë gi÷a cã E g nhá
(líp tÝch cùc)
- Hai líp b¸n dÉn p vµ n hai bªn cã E g
lín h¬n (c¸c líp h¹n chÕ)
. ¦u ®iÓm:
- Giam h∙m h¹t t¶i
- Giam h∙m photon
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 8
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
LED (1)
CÊu tróc cña LED:
. CÊu tróc dÞ thÓ kÐp
. Dùa trªn c¬ chÕ ph¸t x¹ tù
ph¸t
. ¸nh s¸ng ph¸t ra lµ ¸nh
s¸ng kh«ng kÕt hîp cã ®é
réng phæ lín (30 - 60 nm)
. §é réng chïm s¸ng ph¸t x¹
lín HiÖu suÊt ghÐp nhá
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 9
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
LED (2)
Mét sè lo¹i LED:
. LED ph¸t x¹ mÆt:
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 10
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
LED (3)
Mét sè lo¹i LED:
. LED ph¸t x¹ c¹nh:
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 11
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
LED (4)
§Æc tÝnh P-I cña LED:
. §é ®¸p øng cña LED:
(3.31)
. §êng ®Æc tÝnh P-I tØ lÖ theo I,
b·o hoµ ë dßng b¬m cao.
. NhiÖt ®é t¨ng §é ®¸p øng gi¶m.
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 12
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
LED (5)
§Æc tÝnh phæ cña LED:
. Phæ cña LED liªn quan ®Õn phæ ph¸t x¹ tù ph¸t.
. §é réng phæ: (3.33)
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 13
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
LASER DIODE (LD) (1)
CÊu t¹o c¬b¶n cña LD:
. Laser: Bé céng hëng trong mét m«i trêng tÝch cùc
(khuyÕch ®¹i)
. Laser b¸n dÉn hay LD: cÊu tróc dÞ thÓ kÐp
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 14
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
LASER DIODE (LD) (2)
§iÒu kiÖn ngìng LD:
. Qu¸ tr×nh håi tiÕp quang: thùc hiÖn trong mét hép céng h
ëng h×nh thµnh bëi 2 g¬ng ph¶n x¹.
. §é ph¶n x¹: (3.43)
. Ngìng laser: c¸c photon sinh ra tõ
ph¸t x¹ kÝch thÝch bæ xung cho c¸c
photon bÞ mÊt ®i do suy hao kh®¹i
quang ph¶i ®ñ lín ®Ó bï suy hao hép
céng hëng Ho¹t ®éng laser chØ x¶y
ra khi dßng b¬m >dßng ngìng.
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 15
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
LASER DIODE (LD) (3)
§iÒu kiÖn ngìng LD:
. Biªn ®é tÝn hiÖu quang sau mçi lé tr×nh
(3.44)
Trong ®ã: E 0-biªn ®é tríc lé tr×nh, L-chiÒu dµi líp tÝch cùc
-suy hao bªn trong hép céng hëng, k-sè sãng, R-hÖ sè ph¶n x¹
int
. §iÒu kiÖn ®Ó ph¸t x¹ laser: (1) biªn ®é sau mçi lé tr×nh ph¶i
lín h¬n biªn ®é ban ®Çu, (2) pha sau mçi lé tr×nh ph¶i kh«ng
® æi.ngìng:
. T¹i (3.45)
. VÒ biªn ®é: (3.46)
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 16
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
LASER DIODE (LD) (4)
§iÒu kiÖn ngìng LD:
. §iÒu kiÖn vÒ pha: (3.47)
m-sè nguyªn c¸c tÇn sè cña c¸c mode däc ph¸t x¹ laser.
. Gi¶ sö phæ k®¹i d¹ng Gauss:
(3.48)
(3.49)
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG Trang 17
(3.50) TIN QUANG - KHOA VT1
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
LASER DIODE (LD) (5)
§iÒu kiÖn ngìng LD:
. Do phæ k®¹i laser ®ñ réng
(~ 10 THz) Tån t¹i nhiÒu
mode däc Laser ®a mode
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG Trang 18
(3.50) TIN QUANG - KHOA VT1
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
LASER DIODE (LD) (6)
C¸c cÊu tróc cña LD:
CÊu tróc LD dÉn sãng khuyÕch ®¹i (a) d¶i oxide (b) d¶i tiÕp gi¸p
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG Trang 19
(3.50) TIN QUANG - KHOA VT1
- BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
LASER DIODE (LD) (7)
C¸c cÊu tróc cña LD:
CÊu tróc LD dÉn sãng chiÕt suÊt (a) dÉn sãng chiÕt suÊt
yÕu (b) dÉn sãng chiÕt suÊt m¹nh
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG Trang 20
(3.50) TIN QUANG - KHOA VT1
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
