Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin ngành viễn thông các phần tử quang điện trong thông tin quang
Đồ án tốt nghiệp Chương 3 – Các phần tử tích cựcCHƯƠNG 3CÁC PHẦN TỬ TÍCH CỰC 3.1 Cơ sở vật lý chung của các phần tử tích cựcKhác với các phần tử thụ động, cơ sở vật lý chung cho các phần tử tích cực là vật lý bán dẫn. Tuy nhiên do tín hiệu xử lý của các phần tử này là ánh sáng nên các kiến thức vật lý về ánh sáng (như đã nêu ở chương 1) cũng được sử dụng trong phần tử tích cực. Khi hoạt động, các phần tử này cần phải có nguồn kích thích. Các nguồn này luôn đi kèm theo nên yêu cầu của các phần tử tích cực cũng phức tạp hơn phần tử thụ động. Vị trí đặt thiết bị, các vấn đề về bảo dưỡng, an toàn về điện cũng cần được quan tâm. Trước hết ta xét đến cơ sở vật lý chung cho các phần tử tích cực này.3.1.1 Các khái niệm vật lý bán dẫnVật lý bán dẫn là cơ sở hoạt động cho rất nhiều linh kiện điện tử trong đó có các phần tử tích cực hoạt động trong hệ thống thông tin quang.3.1.1.1 Các vùng năng lượngVật liệu bán dẫn là vật liệu có đặc tính dẫn điện, và cách điện, tức là ở trường hợp nào đó thì vật liệu bán dẫn là dẫn điện trong trường hợp khác chúng lại là chất cách điện. Ở mức nhiệt độ thấp, tinh thể bán dẫn thuần túy sẽ có vùng dẫn hoàn toàn trống các điện tử và vùng hóa trị lại đầy các điện tử. Vùng dẫn cách vùng hóa trị một dải cấm năng lượng, dải này không tồn tại một mức năng lượng nào cả. Khi nhiệt độ tăng lên, một số các điện tử sẽ bị kích thích nhiệt và vượt qua dải cấm (chẳng hạn như đối với Silic thì năng lượng này cỡ 1,1 eV – đây chính là năng lượng dải cấm). Quá trình này xảy ra làm xuất hiện các điện tử tự do (kí hiệu là n) trong vùng dẫn và khi các điện tử này dời đi sẽ để lại các lỗ trống tương ứng (kí hiệu là p). Các điện tử tự do và lỗ trống sẽ di chuyển trong vật liệu và vật liệu thể hiện tính dẫn điện khi các điện tử trong vùng hóa trị đi vào các lỗ trống. Lúc này có thể coi như lỗ trống cũng di chuyển, sự di chuyển này ngược chiều di chuyển của điện tử. Sự tập trung của điện tử và lỗ trống được xem là sự tập trung bản chất bên trong, kí hiệu là ni và được thể hiện bằng công thức sau :Sinh v i ª n Đoàn Thị Mỹ Hạnh-D01VT50 Đồ án tốt nghiệp Chương 3 – Các phần tử tích cựcn = p = ni = K.exp(-Eg/2kβT) (3-1) K = 2(2πkβT/h2)3/2(memh)3/4Trong đó : Eg là độ rộng vùng cấm.kβ là hằng số Boltzmanh là hằng số Plankme, mh là khối lượng của điện tử và lỗ trống T là nhiệt độ tuyệt đốiK là hằng số vật liệuCó thể tăng tính dẫn điện của vật liệu bán dẫn bằng cách pha thêm một lượng nhỏ tạp chất thuộc các nguyên tố nhóm V (như P, As, Sb…) hoặc nhóm III (như Ga, Al, In …). Khi được pha tạp bởi các nguyên tố nhóm V, các điện tử tự do trong vùng dẫn gia tăng, lúc này vật liệu bán dẫn được gọi là vật liệu bán dẫn loại n. Khi được pha tạp bởi các nguyên tố nhóm III, các lỗ trống trong vùng hóa trị gia tăng, lúc này vật liệu bán dẫn được gọi là vật liệu bán dẫn loại p. Tính dẫn điện của vật liệu bây giờ tỷ lệ với sự tập trung hạt mang (các điện tử và lỗ trống ).Các vật liệu pha tạp như vậy dùng khá phổ biến trong viễn thông (đặc biệt là trong các bộ thu phát quang), có thể kể ra rất nhiều loại vật liệu như : InP, InAs.,GaAs, GaAsP, InGaAsP…Bảng 3.1 tổng hợp một số vật liệu với các dải cấm và bước sóng.Sinh v i ª n Đoàn Thị Mỹ Hạnh-D01VTb)a)Hình 3.1 Sự kích thích điện tử vùng hóa sang vùng dẫn trong sơ đồ năng lượng (a) và sự tập trung điện tử, lỗ trống (b).Điện tửVùng dẫnChuyển dich điện tửVùng cấmVùng hóa trịLỗ trống~2KBT~2KBTPhân bố mật độ lỗ trống Năng lượng điện tử51Phân bố mật độ điện tử Đồ án tốt nghiệp Chương 3 – Các phần tử tích cựcLoại vật liệu Tên vật liệu Dải cấm Bước sóngCác vật liệu hai thành phầnGaP (Gali – Phốt pho)AlAs (Nhôm - Asen)GaAs (Gali - Asen)InP (Indi – Phốt pho)InAs (Indi - Asen)2,24 eV2,09 eV1,42 eV1,33 eV0,34 eV0,55 µm0,59 µm0,87 µm0,93 µm3,6 µmCác vật liệu ba hoặc bốn thành phầnAlGaAs (Nhôm-Gali-Asen). InGaAsP (Indi-Gali-Asen-Phốt pho)1,42 – 1,61 eV0,74 – 1,13 eV0,77 – 0,87 µm1,1 – 1,67 µmBảng 3.1 Dải cấm và bước sóng của một số vật liệu bán dẫn.3.1.1.2 Lớp tiếp giáp p-nBản thân các vật liệu pha tạp loại p hay n chỉ như là những chất dẫn điện tốt hơn so với bán dẫn thuần. Tuy nhiên khi ta sử dụng kết hợp hai loại vật liệu này thì sẽ có được những đặc tính hết sức đáng chú ý. Một vật liệu loại p được ghép với vật liệu loại n sẽ cho ta một lớp tiếp xúc được gọi là tiếp giáp p-n. Khi tiếp giáp p – n được tạo ra, các hạt mang đa số sẽ khuếch tán qua nó : Lỗ trống bên p khuếch tán sang bên n, điện tử bên n khuếch tán sang bên p. Kết quả là tạo ra một điện trường tiếp xúc Etx đặt ngang tiếp giáp p – n. Chính điện trường này sẽ ngăn cản các chuyển động của các điện tích khi tình trạng cân bằng đã được thiết lập. Lúc này, vùng tiếp giáp không có các hạt mang di động. Vùng này gọi là vùng nghèo hay vùng điện tích không gian.Khi cấp một điện áp cho tiếp giáp này, cực dương nguồn nối với vật liệu n, cực âm nối với vật liệu p thì tiếp giáp này được gọi là phân cực ngược. (Như hình 3.2b). Nếu phân cực ngược cho tiếp giáp p – n, vùng nghèo sẽ bị mở rộng ra về cả hai phía. Điều này càng cản trở các hạt mang đa số tràn qua tiếp giáp. Tuy nhiên vẫn có một số lượng nhỏ hạt mang thiểu số tràn qua tiếp giáp tại điều kiện nhiệt độ và điện áp bình thường. Còn khi phân cực thuận cho tiếp giáp (cực âm nối với vật liệu n, còn cực dương nối với vật liệu p như hình 3.2c) thì các điện tử vùng dẫn phía n và các lỗ trống vùng hóa phía p lại được phép khuếch tán qua tiếp giáp. Lúc này việc kết hợp các hạt mang thiểu số tăng lên. Các hạt mang tăng lên sẽ tái hợp với hạt mang đa số. Quá trình tái kết hợp các hạt mang dư ra chính là cơ chế để phát ra ánh sáng.Sinh v i ª n Đoàn Thị Mỹ Hạnh-D01VT52 Đồ án tốt nghiệp Chương 3 – Các phần tử tích cựcCác chất bán dẫn thường được phân ra thành vật liệu có giải cấm trực tiếp và vật liệu có giải cấm gián tiếp tùy thuộc dạng của dải cấm (như hình 3.3). Xét quá trình tái hợp của lỗ trống và điện tử kèm theo sự phát xạ photon, người ta thấy quá trình tái kết hợp dễ xảy ra nhất và đơn giản nhất khi mà lỗ trống và điện tử có cùng động lượng. Trong trường hợp này ta có vật liệu giải cấm trực tiếp. Còn trong trường hợp vật liệu có dải cấm gián tiếp, các mức năng lượng nhỏ nhất ở vùng dẫn và các mức năng lượng nhỏ nhất ở vùng hóa lại xảy ra ở các giá trị động lượng khác nhau. Như vậy việc tái kết hợp ở đây cần phải có phần tử thứ ba để duy trì động lượng bởi vì động lượng photon là rất nhỏ.Sinh v i ª n Đoàn Thị Mỹ Hạnh-D01VT53Năng lượng vùng cấm trực tiếpNăng lượng vùng cấm gián tiếpEdirChuyển dịch điện tử hf=EdirEindhf=Eind+EphNăng lượng photon Epha) b)Hình 3.3 Sự phát photon với vật liệu dải cấm trực tiếp (a) và gián tiếp (b)Vùng dẫn Vùng dẫnVùng hóa trịVùng hóa trịLoại n Loại pLoại n Loại pLoại n Loại pVùng nghèoTiếp giáp p-nHình 3.2 Phân cực cho các lớp tiếp giápa) Tiếp giáp p-nc) Phân cực thuậnb) Phân cực ngược Đồ án tốt nghiệp Chương 3 – Các phần tử tích cực3.1.2 Các quá trình đặc trưng trong vật lý bán dẫn3.1.2.1 Quá trình hấp thụ và phát xạTrong vật liệu, ở điều kiện bình thường có xảy ra các quá trình tương tác giữa vật chất và môi trường xung quanh, và tạo ra các hiện tượng phát xạ, bức xạ hay hấp thụ… Để phân tích các quá trình phát xạ và hấp thụ ta xét một hệ có hai mức năng lượng E1 và E2 với E2 > E1 như hình 3.4 sau. Trong đó E1 là trạng thái cơ sở, còn E2 là trạng thái kích thích. Khi photon có năng lượng hf = E2 – E1 đi vào vật chất, điện tử sẽ hấp thụ và chuyển lên mức kích thích E2. Đây là quá trình hấp thụ ánh sáng. Các điện tử ở mức kích thích E2, đây là trạng thái không bền nên nó nhanh chóng chuyển về mức cơ sở E1 và lúc đó sẽ phát ra một photon có năng lượng là hf = E2 – E1. Ta có quá trình phát xạ tự phát. Photon được tạo ra tự phát thì có hướng ngẫu nhiên và không có liên hệ về pha, tức là ánh sáng không kết hợp. Còn phát xạ cưỡng bức xảy ra khi có một photon có năng lượng phù hợp tương tác với nguyên tử ở trạng thái kích thích và phát xạ ra các photon giống hệt nhau về năng lượng và pha. Ta có các phương trình tốc độ đặc trưng cho các quá trình này như sau :Tốc độ phát xạ tự phát : Rspon=A.N2Tốc độ phát xạ kích thích : Rstim = B.N2.ρTốc độ hấp thụ : Rabs = C. N1.ρTrong đó : N1, N2 là mật độ nguyên tử tại mức E1 và E2, ρ là mật độ phổ năng lượng chiếu xạ.Ở điều kiện cân bằng nhiệt thì mật độ phổ năng lượng chiếu xạ phân bố theo thống kê Boltzman như sau :Sinh v i ª n Đoàn Thị Mỹ Hạnh-D01VTE2E1hf hfhf1hf2hfa, Hấp thụ b, Phát xạ tự phát c, Phát xạ kích thích54Hình 3.4 Sơ đồ quá trình hấp thụ, phát xạ và phát xạ kích thích Đồ án tốt nghiệp Chương 3 – Các phần tử tích cực)exp()exp(12TkhfTkENNBBg−=−= (3-2)Trong đó : T là nhiệt độ tuyệt đối của hệ nguyên tử.N1, N2 không phụ thuộc thời gian trong trạng thái cân bằng nhiệt, nghĩa là tốc độ chuyển dời lên xuống của nguyên tử phải bằng nhau. Do đó :A.N2+ B.N2.ρ= C. N1.ρ (3-3)Từ công thức 3-2 và 3-3 ta có mật độ phổ năng lượng được tính như sau :1)exp( −=TkhfBCBABρ (3-4)Theo công thức Plank mật độ phổ năng lượng chiếu xạ phải bằng mất độ phổ phát xạ vật đen tuyệt đối : 1exp833−=TkhfcfhBπρ Như vậy : BchfA338π= và C=B (với A, B là hệ số Anhxtanh).3.1.2.2 Trạng thái đảo mật độ Ánh sáng có thể phát ra từ vật liệu bán dẫn là kết quả của quá trình tái hợp điện tử và lỗ trống (e-h). Trong điều kiện cân bằng nhiệt, tỷ lệ phát xạ kích thích rất nhỏ so với phát xạ tự phát, tức là nồng độ e – h sinh ra do kích thích rất thấp. Để có phát xạ kích thích ta phải thực hiện tăng số lượng lớn các điện tử và lỗ trống trong vùng dẫn và vùng hóa trị. Ta xét một tiếp giáp p – n với hai loại vật liệu bán dẫn loại n và p pha tạp cao đến mức suy biến. Mức Fermi bên bán dẫn loại n nằm vào bên trong vùng dẫn và mức Fermi trong bán dẫn p nằm vào bên trong vùng hóa trị. Tại cân bằng nhiệt mức Fermi hai bên bán dẫn loại n và p nằm trùng nhau, lúc này không có quá trình bơm hạt tải (hình 3.5a). Khi phân cực thuận đủ lớn, các mức Fermi ở hai miền tách ra, lúc này thì các điện tử bên bán dẫn loại n và lỗ trống bên bán dẫn p được bơm điện tích không gian (hình 3.5b). Khi điện thế đặt vào tiếp giáp p-n tăng đủ lớn để quá trình bơm này đạt đến mức cao thì trong miền điện tích không gian có độ rộng là d sẽ có một số lượng lớn các điện tử nằm trên vùng dẫn và một số lượng lớn lỗ trống nằm dưới vùng hóa trị. Trạng thái này gọi là đảo mật độ.Sinh v i ª n Đoàn Thị Mỹ Hạnh-D01VT55 Đồ án tốt nghiệp Chương 3 – Các phần tử tích cựcNhư vậy điều kiện để có trạng thái đảo mật độ là bán dẫn ở hai miền p và n phải pha tạp mạnh để các mức Fermi nằm vào bên trong vùng dẫn và vùng hóa trị. Thế phân cực thuận phải đủ lớn để điện tử và lỗ trống có thể bơm vào vùng dẫn và vùng hóa trị. Hiệu hai mức Fermi ở hai vùng bán dẫn loại n và p lớn hơn năng lượng vùng cấm, nghĩa là : Efc – Efv > Eg.Trên đây là các cơ sở vật lý bán dẫn để phân tích cơ chế hoạt động của các phần tử tích cực trong thông tin quang được đề cập trong các phần tiếp theo.3.2 Nguồn quangVai trò của các bộ phát quang là biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang và đưa tín hiệu quang này vào sợi quang để truyền tới phía thu. Linh kiện chính trong bộ phát quang là nguồn phát quang. Trong hệ thống thông tin quang các nguồn quang được sử dụng là điốt phát quang (LED) và laser bán dẫn (Laser Diode – LD). Cơ sở vật lý của các nguồn quang bán dẫn này như đã nêu ở trên. Chúng có nhiều ưu điểm như : kích thước nhỏ, hiệu suất chuyển đổi quang điện rất cao, có vùng bước sóng phát quang thích hợp vói sợi quang và có thể điều biến trực tiếp bằng dòng bơm với tần số khá cao.Sinh v i ª n Đoàn Thị Mỹ Hạnh-D01VTP NEc EfvEvEfc EgEcEv Efv EgEfcVFEcEv Efv EfcVFdhfa, Ban đầu chưa bơmb, Mức Fermi tách ra khi có phân cực thuậnc, Bơm cao phát xạ photonHình 3.5 Giản đồ năng lượng của tiếp giáp p-n với bán dẫn suy biến56 Đồ án tốt nghiệp Chương 3 – Các phần tử tích cực3.2.1 Điốt phát quang.LED (Light Emitted Diode) là một loại nguồn phát quang phù hợp cho các hệ thốn thông tin quang có tốc độ bít không quá 200Mb/s sử dụng sợi dẫn quang đa mode. Tuy nhiên hiện nay trong phòng thí nghiệm người ta có thể sử dụng cả ở tốc độ bít tới 556 Mb/s do có sự cải tiến công nghệ cao.3.2.1.1 Cấu trúc LEDCó hai loại cấu trúc LED được sử dụng rộng rãi là cấu trúc tiếp giáp thuần nhất và cấu trúc tiếp giáp dị thể. Tuy nhiên trong quá trình nghiên cứu và thực nghiệm, cấu trúc dị thể kép mang lại hiệu quả hơn và được ứng dụng nhiều hơn. Đặc điểm của cấu trúc dị thể kép là có hai lớp bán dẫn khác nhau ở mỗi bên của vùng bán dẫn tích cực, đây cũng chính là cấu trúc để khai triển nghiên cứu LASER . Với cấu trúc dị thể ta có, hai loại đó là cấu trúc phát xạ mặt và phát xạ cạnh.a, Cấu trúc LED phát xạ mặtLED phát xạ mặt có mặt phẳng của vùng phát ra ánh sáng vuông góc với trục của sợi dẫn quang (hình 3.6a). Vùng tích cực thường có dạng phiến tròn, đường kính khoảng 50μm và độ dày khoảng 25μm. Mẫu phát chủ yếu là đẳng hướng với độ rộng chùm phát khoảng 120o . Mẫu phát đẳng hướng này gọi là mẫu Lambertian. Khi quan sát từ bất kỳ hướng nào thì độ rộng nguồn phát cũng ngang bằng nhau nhưng công suất lại giảm theo hàm cosβ với β là góc hợp giữa hướng quan sát với pháp tuyến của bề mặt. Công suất giảm 50% so với đỉnh khi β =60.b, Cấu trúc LED phát xạ cạnhLED phát xạ cạnh có cấu trúc gồm một vùng tiếp giáp tích cực có vai trò là nguồn phát ánh sáng không kết hợp, và hai lớp dẫn đều có chiết suất thấp hơn chỉ số chiết suất của vùng tích cực nhưng lại cao hơn chiết suất của các vùng vật liệu bao quanh (hình 3.6b). Cấu trúc này hình thành một kênh dẫn sóng để hướng sự phát xạ về phía lõi sợi. Để tương hợp được với lõi sợi dẫn quang có đường kính nhỏ ( cỡ 50- 100μm), các dải tiếp xúc đối với LED phát xạ cạnh phải rộng từ 50μm đến 70μm. Độ dài của các vùng tích cực thường là từ 100μm đến 150μm. Mẫu phát xạ cạnh có định hướng tốt hơn so với LED phát xạ mặt.3.2.1.2 Nguyên lý hoạt động của LED Nguyên lý làm việc của LED dựa vào hiệu ứng phát sáng khi có hiện tượng tái hợp các điện tử và lỗ trống ở vùng tiếp giáp p-n. Do vậy, LED sẽ phát sáng nếu được phân cực thuận. Khi được phân cực thuận các hạt mang đa số sẽ khuếch tán ồ ạt qua tiếp giáp p-n : điện tử khuếch tán từ phía n sang phía p và ngược lại, lỗ trống Sinh v i ª n Đoàn Thị Mỹ Hạnh-D01VT57 Đồ án tốt nghiệp Chương 3 – Các phần tử tích cựckhuếch tán từ phía p sang phía n, chúng gặp nhau và tái hợp phát sinh ánh sáng. Với cấu trúc dị thể kép, cả hai loại hạt dẫn và trường ánh sáng được giam giữ tại trung tâm của lớp tích cực (hình 3.7). Sự khác nhau về độ rộng vùng cấm của các lớp kề cận đã giam giữ các hạt điện tích ở bên trong lớp tích cực. Đồng thời, sự khác nhau về chiết suất của các lớp kề cận này đã giam giữ trường quang và các hạt dẫn này làm tăng độ bức xạ và hiệu suất cao.Để một chất bán dẫn phát sáng thì sự cân bằng nhiệt phải bị phá vỡ. Tốc độ tái hợp trong qúa trình tái hợp có bức xạ tỉ lệ với nồng độ điện tử trong phần bán dẫn p và nồng độ lỗ trống trong bán dẫn n. Đây là các hạt dẫn thiểu số trong chất bán dẫn. Để tăng tốc độ tái hợp – tức là tăng số photon bức xạ ra – thì cần phải gia tăng nồng độ hạt dẫn thiểu số trong các phần bán dẫn. Nồng độ hạt dẫn thiểu số được bơm vào các phần bán dẫn tỷ lệ với cường độ dòng điện của LED, do đó cường độ phát quang của LED tỷ lệ với cường độ dòng điện qua điốt.Sinh v i ª n Đoàn Thị Mỹ Hạnh-D01VT58Chất nềnChất nềnTỏa nhiệtKim loạiLớp dẫn ánh sáng Giải tiếp xúcMiền hoạt tínhSiO2Ánh sáng phát raHình 3.6b Cấu trúc LED phát xạ cạnhSợi quangPhiến chịu nhiệtSiO2SiO2Các lớp tiếp giápGiếng khắc hình trònVật liệu bao phủ Điện cựcLớp cấu trúc dị thể képHình 3.6a Cấu trúc LED phát xạ mặtCác lớp dị thể kép Đồ án tốt nghiệp Chương 3 – Các phần tử tích cực3.2.1.3 Đặc tính của LED a, Đặc tính P/ IĐặc tuyến P/I là đặc tuyến thể hiện mối quan hệ giữa công suất phát xạ photon và cường độ dòng kích thích. Công suất quang tỷ lệ tuyến tính với dòng điện. Dòng điện đạt giá trị cao khi đạt đến ngưỡng, có sự bão hòa. Khi đó công suất quang phát xạ không tăng, quá trình tái hợp tăng lên, hiệu suất lượng tử nội giảm xuống và nhiệt độ tiếp giáp tăng. Độ đáp ứng giảm xuống. Nó được xây dựng từ công thức : ξ = P/I = hfφex/I = ηexthf/e = ηext.(1,24/λ). Mà - Công suất quang nội : Pint =ηinteIhν - Công suất quang phát xạ : Pe = ηext .ηint eI hνXét hiệu suất lượng tử ngoài ηext.(như hình 3.8). Giá trị này phụ thuộc vào góc mở chùm sáng phát xạ như sau :∫=cdTextθθθπθπη01)sin2)((41 Sinh v i ª n Đoàn Thị Mỹ Hạnh-D01VT59 EgTái hợp điện tử và lỗ trốnghf Dòng lỗ trốngDòng điện tửNăng lượng điện tử Vùng dẫn sóngVùng tích cựcChỉ số chiết suấtHình 3.7 Cấu trúc dị thể kép – hiệu suất phát xạ cao nhờ chênh lệch: a) độ rộng vùng cấm và b) chênh lêch chiết suấta)b) [...]... hiu quang thu c t mụi trng truyn dn sang tớn hiu in v phc hi cỏc s liu ó truyn qua h thng thụng tin quang ny Linh kin ch yu thc hin chc nng chuyn i quang in trong b thu quang l cỏc b tỏch quang cũn c gi l detector Hai Sinh viên on Th M Hnh-D01VT 75 ỏn tt nghip Chng 3 Cỏc phn t tớch cc b tỏch quang thng c s dng trong thụng tin quang l photodiode loi PIN v APD 3.3.1 Photodiode PIN õy l b tỏch súng quang. .. cỏc linh kin quang ó c nghiờn cu v trong nhng nm 1990 cỏc h thng ng trc thụng tin quang ó s dng cỏc b khuch i quang trc tip mt cỏch rng rói Trong nm 1996, cỏc b khuch i quang ó c s dng trong cỏc tuyn cỏp bin xuyờn i dng n nay cú nhiu b khuch i quang ó c nghiờn cu v ng dng nh : khuch i quang Laser bỏn dn, cỏc b khuch i quang pha tp t him, cỏc b khuch i Raman si, v cỏc b khuch i Brillouin si Trong ú, hai... qua thu kớnh bin thnh tớn hiu quang song song i ti li quang Ti õy, li quang s úng vai trũ l gng phn x kiờm b lc bng hp Li quang quay cú th iu chnh theo bc súng kớch quang iu chnh v trớ di quang theo chiu dc cú th chnh tinh bc súng kớch quang Sinh viên on Th M Hnh-D01VT 74 ỏn tt nghip Tớn hiu quang ra Chng 3 Cỏc phn t tớch cc LD Mng AR Li quang Chnh thụ (50 -240 nm) Chnh tinh Thu kớnh Chn bc súng Tng... hao hay tỏn sc Trong cỏc h thng thụng tin quang ng di cỏc mt mỏt quang ny c khc phc bng cỏc trm lp, trong ú tớn hiu quang suy gim c bin i thnh tớn hiu in v c a vo b phỏt li phc hi tớn hiu quang ri tip tc truyn i Tuy nhiờn khi s dng cỏc h thng thụng tin quang ghộp theo bc súng WDM thỡ cỏc thit b lp ny li gõy ra khú khn, vỡ ũi hi k thut v vt liu phc tp, tn kộm hn T nm 1980, vn khuch i quang trc tip... nh Tuy nhiờn trong thc t khụng c nh vy vỡ ỏnh sỏng cũn b tn hao do nhiu yu t trong ú cú yu t phn x b mt R p Lỗ trống i Điện tử n Tín hiệu ra Ip hv Photon Vùng cấm Điện tử Vùng dẫn h E g Lỗ trống Vùng nghèo Vùng hóa trị Hình 3.28 Sơ đồ vùng năng lượng của PIN Ta cú cụng thc bc x quang b hp th trong vt liu bỏn dn tuõn theo hm m sau : P(x)= Pin (1- e ( ) ) (3-8) Trong ú : P(x) l cụng sut quang c hp th... 3.2.3 Mt s ngun quang hin i Ban u cỏc phn t ngun quang ch yu c s dng l LED v Laser hp cng hng Farby Perot Laser loi hp cng hng Farby Perot thng cho ph a mode hot ng trong cỏc h thng thụng tin quang cú tc cao v c ly truyn dn xa ta cn phi s dng cỏc ngun quang, c bit l Laser cú rng hp Trong khi ú cụng ngh bỏn dn ngy cng phỏt trin, cú kh nng to ra cỏc phn t ngun quang mi vi nhiu ng dng tin b hn trc rt... Array Gratting Integrated Cavity) Nú khụng ging nh kt cu c gm LD v li quang c ng m l li quang c nh v b trớ thnh hai dóy LD tớch hp hai chiu nh hỡnh 3.26 Trong dóy, mi mt thanh cú ngun u cú th tỡm thy a ch c lp v kớch phỏt ra mt bc súng nht nh Li quang ch chn phi ghộp mt bc súng no ú a vo thnh trung tõm Li quang c nh Tớn hiu quang ra 2 mm 12 mm Hỡnh 3.26 Laser MAGIC 3.3 B tỏch quang B thu quang l phn... Trong ú : M0 l giỏ tr M ti = 0 e l thi gian chuyn tip hiu dng M cũn l hm Vb(V) ph thuc vo nhit Nh mụ t trong hỡnh 3.31 thỡ M tng khi Vb tng v c tuyn ny tựy thuc vo cỏc nhit khỏc nhau M 1000 T1 T2 T3 100 10 100 200 300 Vb(V) Hỡnh 3.31 S ph thuc ca c tuyn M/Vb vo nhit 3.3.3 Cỏc b tỏch quang hin i B tỏch quang l mt phn t quan trng trong thụng tin quang Nhim v ca cỏc detector ny l chuyn i tớn hiu quang. .. chớnh duy nht nờn ó v ang c ng dng rt rng rói trong truyn dn WDM vi cỏc h thng IM/DD V nguyờn lý, cỏc Laser ny s dng nguyờn lý phn x Bragg (nh ó nờu phn trờn) i vi Laser DFB, khi cú dũng in vo Laser, trong hp cú phc hp in t - l trng bc x ra nng lng tng ng vi quang t, nhng quang t ny b mt si li quang trong b mt lp cú ngun phn x, dng phn x Bragg, ch khỏc l trong s phn hi Bragg ca Laser DFB cú gúc = /2... giam quang cỏc mode biờn Cỏc loi kt cu giam quang gm cú : - Laser cú min khuch i kiu ng dn súng - Laser ng dn súng di chit sut Laser min cng hng dng ng dn súng cú b rng ca mode phỏt quang theo b mt ca lp chuyn tip ch yu c xỏc nh bi b rng ca vựng cng hng quang hc (b rng ca vựng c bm), tiờu biu nm trong vựng 5 10 m Trong loi Laser cu trỳc di chit sut, vựng gia hp cú chit sut t i cao hn so vi trong . Chương 3 – Các phần tử tích cựcCHƯƠNG 3CÁC PHẦN TỬ TÍCH CỰC 3. 1 Cơ sở vật lý chung của các phần tử tích cựcKhác với các phần tử thụ động, cơ sở. là các cơ sở vật lý bán dẫn để phân tích cơ chế hoạt động của các phần tử tích cực trong thông tin quang được đề cập trong các phần tiếp theo .3. 2 Nguồn quangVai
