Fiberoptisk kommunikationssändare

Halvledarkomponenterna som vanligtvis används som ljuskällor i fiberoptiska kommunikationssystem är ljusemitterande dioder (lysdioder) eller laserdioder. Den huvudsakliga skillnaden mellan LED- och laserdiode är att ljuset som släpps ut av den förstnämnda är osammanhängande, medan den senare är sammanhängande. Fördelarna med att använda halvledare som ljuskällor är små storlek, hög lysande effektivitet, god tillförlitlighet och förmågan att optimera våglängden. Ännu viktigare är att halvledarljuskällor kan moduleras direkt under högfrekventa drift, vilket är mycket lämpligt för behoven hos fiberoptiska kommunikationssystem.

Lysdioder avger osammanhängande ljus genom principen om elektroluminescens, med ett spektrum som vanligtvis är spridda mellan 300 och 600 nanometrar. En annan nackdel med LED är dess dåliga lysande effektivitet, vanligtvis endast 40-50% av ingångseffekten kan omvandlas till optisk kraft, konsumerar om 50-60 MW (Milliwatt) av kraft. På grund av de låga kostnaderna för LED används emellertid den vanligtvis i billiga applikationer. De viktigaste materialen som vanligtvis används i optisk kommunikation för lysdioder är galliumarsenid- eller galliumarsenidfosfor (GAASP), med den senare avgivande ljuset vid en våglängd av cirka 1300 nanometer, vilket är mer lämpligt för fiberoptisk kommunikation än Gallium Arsenides 810 till 870 nanometer. På grund av det breda spektrala intervallet för lysdioder finns det allvarlig spridning, vilket också begränsar produkten från deras överföringshastighet och transmissionsavstånd. Lysdioder används vanligtvis i lokala nätverk (LAN) med överföringshastigheter som sträcker sig från 10 MB\/s till 100 MB\/s, och transmissionsavstånd ligger också inom några kilometer. För närvarande finns det också LED -strukturer som innehåller flera kvantbrunnar, vilket gör att lysdioder kan avge ljus med olika våglängder och täcka ett brett spektrum. Denna typ av LED används ofta i regionala våglängdsdelningsnätverk.

Utgångseffekten hos halvledarlasrar är vanligtvis cirka 100 milliwatt, och de är sammanhängande ljuskällor med relativt stark riktning. Kopplingseffektiviteten med enstaka lägen kan vanligtvis nå 50%. Det smala utgångsspektrumet för laser hjälper också till att öka överföringshastigheten och minska modal spridning. Halvledarlasrar kan också moduleras vid relativt höga driftsfrekvenser på grund av deras mycket korta rekombinationstid.

Halvledarlasrar kan vanligtvis modulera sitt växlingstillstånd och utgångssignal direkt med ingångsströmmen, men för vissa applikationer med mycket höga överföringshastigheter eller långa transmissionsavstånd kan laserkällan styras i form av en kontinuerlig våg, såsom användning av en extern elektroabsorptionsmodulator eller mach zeNNER -interferometer till modulering av den optiska signalen. Externa moduleringskomponenter kan avsevärt minska lasrarnas "kvitpulser". Skickade pulser kan bredda laserens spektrala linjebredd, vilket leder till svår spridning i fibern.