ELED

Dioda LED emitująca krawędzie ( ELED ) spełnia wymagania diody LED o wysokiej jasności , która zapewnia wysoką wydajność sprzężenia ze światłowodami .

Historia

Po ewolucji lasera w 1960 r. wdrożenie diod LED w optycznych systemach komunikacyjnych mogło nastąpić w 1970 r. Ewolucja emiterów krawędziowych nastąpiła w połowie lat 70. XX wieku.

Struktura

Struktura jest pozornie podobna do struktury wtryskowej diody laserowej . Ich struktura składa się z światłowodu , który działa jako przewodnik dla światła emitowanego wzdłuż falowodu w wyniku całkowitego wewnętrznego odbicia. Struktura tego typu diody wykorzystuje strukturę zmodyfikowanego lasera wtryskowego. Posiada również wysoki obszar aktywny, z wystarczającą różnicą, tak że falowód wokół obszaru aktywnego kieruje promieniowanie do powierzchni emitującej urządzenia.

Używany materiał

Okrągły obszar aktywny obecny w środku warstwy aktywnej jest utworzony przez GaAs . Długość obszaru aktywnego wynosi od 100 do 150 μm. optyczne warstwy ograniczające lub przewodzące światło są tworzone przez AlGaAs . Inne użyte materiały to stop AlGaAsSb/GaSb i InGaAsP/InP.

Pracujący

₀ Mechanizm sprzężenia zwrotnego jest tłumiony, aby urządzenie nie przeszło w tryb nasyconej emisji. W przypadku heterozłącza (zewnętrzne półprzewodnikowe używane jako interfejsy między dwoma materiałami homozłącza) wiodącą zasadą dla mocy optycznej jest całkowite odbicie wewnętrzne, które kieruje moc na emitującą stronę diody LED ścieżką równoległą do złącza. Obszar rdzenia falowodu prowadzi światło. Warstwa rdzenia ma w tym przypadku większy współczynnik załamania światła niż okładzina. Na granicach obszaru rdzenia oraz na górnych i dolnych granicach warstw płaszcza zachodzi całkowite wewnętrzne odbicie. W przypadku zastosowania polaryzacji do przodu przy użyciu źródła prądu stałego , nastąpiłaby rekombinacja elektronów i dziur w cienkich n-AlGaA. Na krawędzi warstwy aktywnej uciekłoby kilka fotonów . Charakterystyka napięciowo-prądowa przedstawia, że ​​poza progowym napięciem polaryzacji prąd rośnie wykładniczo. Fotony o małym kącie padania będą kierowane przez falowód. Intensywność emitowanego światła jest liniowo proporcjonalna do długości falowodu. Emitowana wiązka jest o połowę mniejsza iw płaszczyźnie 30 stopni od skrzyżowania. Emitowana wiązka promieniowania jest określona równaniem B _θ = B cos θ , gdzie luminancja w środku wiązki jest reprezentowana przez B ₀

Czułość sprzężenia

ELED w połączeniu ze światłowodem jednomodowym wykazywałby lepszą czułość sprzężenia na przemieszczenie włókna w porównaniu ze światłowodem wielomodowym. Czułość na boczne przesunięcie w kierunku ostrym do płaszczyzny połączenia diody LED wzrasta co najmniej trzykrotnie, niezależnie od zastosowanego schematu sprzężenia. Można również zaobserwować wzajemną zależność między wydajnością sprzężenia szczytowego a wrażliwością na niewspółosiowość.

Inne warianty

Superradiacyjna dioda LED

Są to hybrydy LED i LASER. Posiadają wewnętrzne wzmocnienie optyczne i dużą gęstość mocy. Widma mocy obejmują 1-2% centralnej długości fali. Stosowany w żyroskopach optycznych.

Superluminescencyjna dioda LED

SLED są szerokopasmowe i charakteryzują się dużą intensywnością. Nadają się do stosowania z włóknami jednomodowymi. Znajdują one zastosowanie w komponentach optycznych do analizy.

Zalety

• Zmniejszona samoabsorpcja w warstwach aktywnych dzięki przezroczystej warstwie prowadzącej z cienką warstwą aktywną.
• Przy małej rozbieżności wiązki wprowadzanie większej mocy optycznej do danego włókna.
• Wyższe szybkości transmisji danych powyżej 20 Mbit/s.

Zalety w stosunku do emiterów powierzchniowych LED

• Bardziej kierunkowy wzór emisji
• Lepsze pasmo modulacji
• Wysoka skuteczność sprzężenia przy zastosowaniu sprzężenia soczewkowego
• 5 do 6 razy więcej mocy optycznej można połączyć z aperturą numeryczną włókien schodkowych i stopniowanych.

Niedogodności

• Skomplikowana struktura
• Trudność w radiatorze
• Problemy do załatwienia mechanicznie
• Drogi