I Vu điểm của kỹ thuật truyền dẫn quang
3.3.5.Đặc trng phổ bức xạ của laser diode
3. Diode phát quang, khuếch đại laser và diode laser (LD)
3.3.5.Đặc trng phổ bức xạ của laser diode
Đặc trng phổ của laser diode cũng là một đặc trng cơ bản. Trong thực tế ngời ta quan tâm đến phổ bớc sóng của một laser phát ra. Thông thờng các laser diode phát ra đợc các bức xạ có bớc sóng từ vùng gần tử ngoại cho đến vùng hồng ngoại xa và thờng dao động đến vài mode dọc (đối với các laser cấu trúc Fabry- Perot). Phổ bớc sóng của một laser bán dẫn cho biết đợc tỷ lệ cờng độ giữa các dao động dọc này. Dựa vào cấu trúc phổ của laser thì ta có thể xác định đợc độ đơn sắc của chùm laser phát ra, tính toán đợc độ rộng phổ, khoảng cách giữa các mode dọc.
Trên cơ sở đó thì ta tính toán đợc tốc độ truyền tối đa của tín hiệu thông qua laser diode đấy phát ra nhằm thiết kế một hệ thống thông tin quang tối u.
Dạng và cấu trúc của phổ laser bán dẫn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nh chiều dài buồng cộng hởng.
Hình vẽ 2.24: Quang phổ của laser chế tạo trên cơ sở vật liệu GaAlAs/GaAs
Dòng điện bơm vào lớp tiếp giáp p - n của laser; nhiệt độ làm việc (khi nhiệt độ hoạt động của laser tăng thì phổ bức xạ của nó sẽ bị dịch chuyển về b- ớc sóng dài còn khi tăng dòng bơm cho laser thì độ rộng phổ bức xạ sẽ thu hẹp lại đồng thời phổ cũng bị dịch chuyển về phía bớc sóng ngắn) với khoảng cách giữa hai mode dọc ∆λ thì độ rộng phổ là B thì số mode dọc trong một laser diode sẽ là : M = ∆Bλ. Khi đó tần số của mode thứ m đợc tính:
r m m=γ0 + ∆ γ với L c r 2 = ∆ . (2.36) Trong các laser bán dẫn, do chiều dài của buồng cộng hởng nhỏ hơn nhiều so với các loại laser khác nhng nó vẫn lớn hơn bớc sóng của laser rất nhiều. Vì vậy, theo các tính toán trên ta thấy các laser diode thờng phát nhiều mode dọc và khoảng cách giữa các mode cạnh nhau là tơng đối lớn.
Nhìn vào công thức: r cL
2
=
∆ thì ta thấy laser diode sẽ phát ra đa mode hay đơn mode tuỳ thuộc vào L (chiều dài buồng cộng hởng).Tuy nhiên, do quá trình bức xạ tự phát liên quan đến mức thăng giáng lợng tử nên ngay cả khi laser làm việc ở chế độ đơn mode dọc thì vẫn có sự mở rộng phổ.
Tóm lại: Cấu trúc phổ do laser phát ra phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên vấn đề ổn định mode laser diode phát ra và tăng độ đơn sắc của phổ là rất cần thiết bởi vì đối với laser diode trong module quang học thì tốc độ truyền và sự ổn định của phần phát trong hệ thông tin quang phụ thuộc nhiều vào mode laser. Nếu các mode laser càng ổn định và độ đơn sắc càng cao thì hệ thông tin truyền dẫn sẽ càng tin cậy và có tốc độ truyền cao.