CHƯƠNG II I: LINH KIỆN BIẾN ĐỔI QUANG ĐIỆN 3.1 Tổng quát.
3.2.3 LED phát xạ rìa:
Một loại LED phát bước sóng dài (1300nm và 1550nm) dùng bán dẫn InGaAsP / InP. Tương tự như LED Burrus, loại này cũng có cấu trúc nhiều lớp và có đường kính vạch tiếp xúc P nhỏ (25 đến 30µm) nên có vùng phát sáng hẹp. Điểm khác biệt so với LED Burrus là thay vì khoét lỗ để ghép ánh sáng vào sợi quang, ở đây dùng lớp nền InP có dạng một thấu kính để ghép ánh sáng vào sợi quang.
• LED phát xạ rìa: (ELED: Edge Light Emitting Diode)
LED phát xạ rìa có cấu tạo khác với LED thông thường, các điện cực tiếp xúc (bằng kim loại) phủ kín mặt trên và đáy của ELED. Do đó ánh sáng không thể phát ra phía hai mặt được mà bị giữ trong vùng tích cực có dạng vạch hẹp. Lớp tích cực rất mỏng, bằng vật liệu có chiết suất lớn kẹp giữa hai lớp P và N có ciết suất nhỏ
Tiếp xúc N Lớp N - GaAs ( lớp nền )vùng phát sáng Lớp N - AlGaAs Lớp P - AlGaAS ( lớp tích cực ) Lớp P+ - AlGaAs Lớp cách điện Al2O3 Tiếp xúc P ( đường kính nhỏ ) Lớp chống phản xạ Tiếp xúc N Lớp N - InP ( lớp nền ) Vùng phát sáng Lớp P - InGaAsP Lớp P+ - InP Lớp P+ - InGaAsP Lớp cách điện Al2O3 Lớp toả nhiệt Tiếp xúc P ( φ 25 ÷ 30µm )
hơn. Cấu trúc như vậy tương tự cấu trúc sợi quang. Hay nói cách khác, tương đương với một ống dẫn sóng. Ánh sáng phát ra ở cả hai đầu ống dẫn sóng này, một trong hai được nối với sợi quang.
Cấu trúc này có ưu điểm là vùng phát sáng hẹp và góc phát sáng nhỏ nên hiệu suất ghép ánh sáng vào sợi quang cao. Tuy nhiên nó cũng có một hạn chế là khi hoạt động nhiệt độ của ELED tăng khá cao nên đòi hỏi phải được giải nhiệt.
Cuối cùng phải ghi nhận rằng cấu trúc của LED càng phức tạp thì công suất phát càng cao, góc phát sáng càng hẹp, thời gian chuyển càng nhanh. Tất nhiên, cũng như mọi linh kiện khác, cấu trúc càng phức tạp thì gia thành sẽ càng cao.
3.2.4. LASER:
Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:
Laser bán dẫn hoạt động theo nguyên lý phát xạ kích thích. Cấu tạo của nó gần gũi với cấu tạo của LED phát xạ rìa (ELED). Điểm khác biệt cơ bản là trong Laser có hai mặtphản xạ ở hai đầu lớp tích cực tạo nên một hốc cộng hưởng quang. Phần ánh sáng phát ra theo chiều dọc của hốc cộng hưởng sẽ bị 10 phản xạ qua lại giữa hai mặt phản xạ. Trong quá trình di chuyển theo chiều dọc của hốc ánh sáng kích thích các điện tử kết hợp với các lỗ trống để phóng ra các photon mới. Phần ánh sáng thoát ra theo các phương khác bị thất thoát dần. như vậy chỉ có phần ánh sáng phát ra theo chiều dọc mới được khuếch đại.
Tiếp xúc P Cách điện SIO2 Tiếp xúc N Vùng phát sáng ( lớp tích cực ) Lớp P - AlGaAs Lớp P - AlGaAs Lớp P - AlGaAs Lớp N - AlGaAs
Mặt sau của Laser được phủ một lớp phản xạ còn mặt trước được cắt nhẵn để một phần ánh sáng phản xạ còn một phần chiếu ra ngoài.
Nhằm tăng hiệu quả phát xạ, các Laser thực té có cấu trúc phức tạp hơn chẳng hạn loại Laser có cấu trúc nhiều lớp chôn còn gọi là Laser BH (Buried Heterostructure) có vùng phát sáng rất hẹp (2µm × 0,2µm) nên hiệu suất ghép ánh sáng vào lõi sợi quang rất cao.