CHƯƠNG 3 : BỘ PHÁT QUANG
3.4. Các đặc tính kỹ thuật của nguồn quang
3.4.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Khi nhiệt độ thay đổi, chất lượng của nguồn quang bị ảnh hưởng. Nó làm thay đổi các tính chất của nguồn quang như bước sóng phát quang và công suất phát quang. Ảnh hưởng của nhiệtđộ xảy nhiều hơn với laser hơn là LED. Bước sóng phát quang thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Đối với laser đơn mode, độ dịch chuyển mode thay đổi trong khoảng 0.05 – 0.08 nm/oK Æ ảnh hưởng lớn đến hệ thống truyền dẫn quang ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) khi các laser đơn mode được sử dụng làm nguồn quang. Dòng ngưỡng của Laser thay đổi khi nhiệt độ thay đổi (hình 3.27). Khi nhiệt độ tăng, giá trị của dòng ngưỡng tăng. Do đó, nếu dòng điện phân cực cho laser không đổi, khi nhiệt độ tăng, công suất phát quang của laser giảm (theo đặc tuyến P-I của laser). Laser có thể không hoạt động được nếu dòng điện cung cấp nhỏ hơn dòng điện ngưỡng tăng lên do nhiệt độ tăng.
Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của mật độ dòng điện ngưỡng có thể được biểu diễn gần đúng như sau:
Jth ∝ exp(T/T0) (3.21)
Trong đó, T là nhiệt độ tuyệt đối của linh kiện, T0 là hệ số nhiệt độ nguỡng cho biết ảnh hưởngcủa nhiệt đối với dòng ngưỡng. T0 sự phụ thuộc vào chất lượng của laser, cấu trúc của laser vàloại vật liệu chế tạo.
Đối với laser được chế tạo bởi AlGaAs, T0 nằm trong khoảng từ 120 -190oK, Đối với laser được chế tạo bởi InGaAsP, T0 nằm trong khoảng từ 40 - 75oK,
Ví dụ: So sánh tỷ số mật độ dòng điện ngưỡng tại 20oC và 80oC đối với laser AlGaAs có To = 160oK và laser InGaAsP có To = 55oK
Áp dụng công thức (3.37) ta có: Đối với laser AlGaAs:
Jth(200C) ∝ exp (293/160) = 6,24 Jth(800C) ∝ exp(353/160) = 9,08
Vậy tỷ số mật độ dòng điện ngưỡng 20oC và 80oC là: Jth(800C)/Jth (200C) = 9,08/6,24 = 1,46
Đối với laser InGaAsP: Jth (200C) ∝ exp (293/55) = 205,88 Jth (800C) ∝ exp (353/55) = 612,89
Vậy tỷ số mậtđộ dòng điện ngưỡng 20oC và 80oC là: Jth (800C)/Jth (200C) = 612,89/205,88 = 2,98
So sánh hai trường hợp ta thấy, nhiệt độ ảnh hưởng nhiều đối với các laser được chế tạo bằng InGaAsP (đuợc sử dụng trong các laser phát ra ánh sáng có bước sóng dài nằm trong hai cửa sổ bước sóng 1300nm và 1550nm) so với các laser được chế tạo bằng AlGaAs (đuợc sử dụng trong các laser phát ra ánh sáng nằm trong cửa sổ bước sóng 850nm). Do vậy, cần phải ổn định nhiệt cho Laser. Trong thực tế, laser thường được chế tạo dưới dạng module, bao gồm các thành phần ổn định nhiệt cho Laser.