ELED - ELED - Wikipedia

An LED emitující hrany (ELED) splňuje požadavek vysokého jasu VEDENÝ, který poskytuje vysokou účinnost spojení s optická vlákna.

Dějiny

Po vývoji laser v roce 1960 implementace LED v optická komunikace systémy se mohly uskutečnit v roce 1970.[1] Vysílače hran byly vyvinuty v polovině 70. let.

Struktura

Struktura je zdánlivě podobná struktuře injekční laserová dioda. Jejich struktura se skládá z optický vlnovod oblast, která funguje jako vodítko pro světlo vyzařované podél vlnovodu úplným vnitřním odrazem.[2]Struktura tohoto typu LED využívá strukturu modifikovaného injekčního laseru. Rovněž má vysokou aktivní oblast s dostatečným rozdílem, takže vlnovod kolem aktivní oblasti směruje záření na vyzařující plochu zařízení.[3]

Použitý materiál

Aktivní oblast ve tvaru kruhu přítomná uprostřed aktivní vrstvy je tvořena GaAs. Délka aktivní oblasti se pohybuje od 100 do 150 um. optické omezení nebo vrstvy vedení světla jsou tvořeny AlGaAs.[4] Dalšími použitými materiály jsou AlGaAsSb / GaSb a slitina InGaAsP / InP.

Pracovní

Zpětnovazební mechanismus je potlačen, aby se zabránilo přechodu zařízení do režimu nasycených emisí. Na heterojunkci (vnější polovodič vrstvy používané jako rozhraní mezi dvěma homojunkčními materiály), vodícím principem pro optickou energii je celkový vnitřní odraz, který vede energii ven na emitující ploše LED cestou, která je rovnoběžná s křižovatkou. Oblast jádra vlnovodu vede světlo. Vrstva jádra má v tomto případě index lomu vyšší než index obložení. Na hranicích oblasti jádra a horní a dolní hranici plášťových vrstev dochází k úplnému vnitřnímu odrazu. Pokud je k dispozici předpětí pomocí a DC zdroj, došlo by k rekombinaci elektronů a děr na tenkých n-AlGaAs. Na okraji aktivní vrstvy několik fotony unikne. Charakteristická křivka napěťového proudu představuje to, že za prahovým předpínacím napětím se proud exponenciálně zvyšuje. Fotony s malým dopadajícím úhlem budou vedeny vlnovodem. Intenzita vyzařovaného světla je lineárně úměrná délce vlnovodu. Vysílaný paprsek je polovina výkonu a je v 30 stupňové rovině spojení. Vyzařovaný paprsek je dán rovnicí Bθ = B0 cosθ, kde záření ve středu paprsku je reprezentováno B0

Citlivost vazby

ELED při připojení k vláknu s jedním režimem by ve srovnání s vláknem s více režimy vykazoval zlepšenou citlivost vazby na posunutí vlákna. Citlivost na boční vychýlení v akutním směru na spojovací rovinu LED stoupá nejméně o faktor tři, bez ohledu na použité schéma vazby. Lze také pozorovat vzájemný vztah mezi účinností vrcholové vazby a citlivostí na vychýlení.[5]

Další varianty

Superradiant LED

Jsou to hybridy mezi LED a LASEREM. Mají vnitřní optický zisk a mají vysokou hustotu výkonu. Výkonová spektra jsou 1–2% střední vlnové délky. Používá se v optických gyroskopech.[6]

Superluminiscenční LED

SÁNĚ emise jsou širokopásmové a mají v přírodě vysokou intenzitu. Jsou vhodné pro použití s ​​jednovidovými vlákny. Ty nacházejí uplatnění v optických součástkách pro analýzu.[2]

Výhody

  • Snížená absorpce v aktivních vrstvách díky průhledné vodicí vrstvě s tenkou aktivní vrstvou.[3]
  • S malou divergencí paprsku, spuštění více optické energie do daného vlákna.
  • Vyšší přenosové rychlosti více než 20 Mbit / s.

Výhody oproti povrchovým vysílačům LED

  • Více směrový emisní vzor
  • Lepší modulační šířka pásma
  • Vysoká účinnost spojky s využitím spojky objektivu
  • 5 až 6krát více optického výkonu bylo možné spojit do numerické clony krokových a odstupňovaných indexových vláken.

Nevýhody

  • Složitá struktura
  • Potíže s chladičem
  • Problémy řešit mechanicky
  • Drahý

Reference

  1. ^ Kolimbiris (září 2004). Komunikace pomocí optických vláken. Pearson Education. str. 64–. ISBN  978-81-317-1588-8.
  2. ^ A b E. Fred Schubert (8. června 2006). Diody vyzařující světlo. Cambridge University Press. str.389 –. ISBN  978-1-139-45522-0.
  3. ^ A b Satinder Bal Gupta; Ashish Goel (prosinec 2011). Optické komunikační systémy. Laxmi Publications Pvt Limited. 102–. ISBN  978-81-318-0439-1.
  4. ^ S. Vijayachitra (2013). Komunikační technika. Tata McGraw-Hill Education. str. 443–. ISBN  978-1-259-00686-9.
  5. ^ Reith, Leslie A .; Shumate, Paul W. (1987). "Citlivost vazby LED vyzařující hrany na vlákno s jedním režimem". Lehký technologický deník. 5: 29. Bibcode:1987JLwT .... 5 ... 29R. doi:10.1109 / JLT.1987.1075397.
  6. ^ „Light-emitting Diode (LED)“. Maltiel-consulting.com.