57. Nima uchun yuqori tezlikli oa tizimlarida ld ishlatiladi?

|
57. Nima uchun yuqori tezlikli oa tizimlarida ld ishlatiladi?
|
Sana | 19.05.2024 | Hajmi | 176,69 Kb. | | #243525 |
Bog'liq 57-63.Asliddin
57.Nima uchun yuqori tezlikli OA tizimlarida LD ishlatiladi?
Yuqori tezlikli optik aloqa (Optical Communication) tizimlarida LD (Laser Diode) ishlatiladi, chunki LDlar yorug'lik energiyasini elektr energiyaga aylantirib beradi va yorug'likni nozik oqim bilan uzatish imkonini beradi.
LDlar, optik aloqa tizimlarida optik signalni generatsiya qilish uchun keng qo'llaniladigan komponentlardandir. Ular, yorug'likni elektr energetikasiga aylantirib berish orqali laser yorug'likni yaratadilar. LDlar, yorug'likni nozik oqimlar bilan uzatish imkonini beradi va bu ulardan foydalanib optik fiberlar orqali ma'lumotlarni uzatish va almashish mumkin.
LDlar, yuqori tezlik va katta kuchli yorug'lik yaratishlari bilan ajralib turadilar. Ular, optik aloqa tizimlarida uzatiladigan signalga darajada tezlik va kuch kiritishga imkon beradiganlari uchun tercih qilinadi. Bundan tashqari, LDlar, kichik hajmda, isitishsiz va iste'mol qilishga qulay tizimlar uchun idealdir.
LDlar, telekomunikatsiya, internet xizmatlari, optik sensorlar, optik disk yozuvlar va boshqa sohalarda keng qo'llaniladi. Ularning iste'molining asosiy sababi, ularning yuqori tezlik, kichik hajm va isitishsiz ishlashlari bilan bog'liqdir.
Lazer diodining turlari
Lazer diodlari, yuqorida qayd eilganidek, tolali optik aloqa
timzimlarining uzatuvchi optoelektron modullarida yorug'lik
manbayi vazifasini o‘taydi. Lazer diodlarining quyidagi to‘rt xili
ayniqsa keng tarqalgan:
— ko‘p modali yoki Fabri-Pero rezonatorli lazerlar;
— bir modali taqsimlangan teskari aloqali (DFB) lazerlar;
— bir modali taqsimlangan Bregg aks etishli lazerlar;
— bir modali tashqi rezonatorli lazerlar.
58.Ko‘p modali va bir modali LD nurlanish spektrlarining farqi nimada?
Ko'p modali (multimode) va bir modali (single mode) lazer diodlarning nurlanish spektrlari orasidagi farq spektral oqimning kengligi va strukturasidan kelib chiqadi.
Ko'p modali (multimode) lazer diodlar, bir necha rejalangan rejalar orqali nurlanish yaratadi. Ular optik fiberlar orqali o'tkaziladigan nurlanishni yaratishda keng spektral oqimdan foydalanadi. Bu spektral oqimning kengligi, uzatishdan o'tkaziladigan nurlanishning bir nechta moda yordamida o'tishi aniq bo'lganligi bildiradi. Ko'p modali lazer diodlar, katta uzunlikdagi fiberlarga va optik sensorlarga ta'minlash uchun qo'llaniladi. Ular, yuqori kuch va tezlik bilan ishlashadi, lekin uzatishda modal dispersiya va modal nurlanishning axvolini oshirish kabi muammolarga olib kelishi mumkin.
Bir modali (single mode) lazer diodlar esa faqat bitta moda asoslangan nurlanish yaratadi. Ular, spektral oqimning kengligi juda kichik bo'lgan yorug'likni yaratish uchun mo'ljallangan. Bu usul, uzatishda modal dispersiyani kamaytiradi va uzatishni keng tarqalgan kanallar orqali amalga oshirish uchun qo'llaniladi. Bir modali lazer diodlar, optik kommunikatsiyalarda uzatish masalalarini yechish, optik fiberlar orqali ma'lumotlarni yuklash, optik sensorlar uchun yuqori tarkibiy nazoratni ta'minlash va boshqa sohalarda qo'llaniladi.
Bunday farq, lazer diodning ishlatilish sohasiga va maqsadiga bog'liqdir. Ko'p modali lazer diodlar katta tezlik va kuch bilan ishlashadi, lekin modal dispersiya va modal nurlanishning axvolini oshirish muammolarini olib kelishi mumkin. Bir modali lazer diodlar esa uzatishda modal dispersiyani kamaytiradi va uzatishni yuqori tarkibiy nazorat bilan amalga oshirishga imkon beradi.
a — ko'p modali lazer diodining nurlanish spektri;
b — bir modali lazer diodining nurlanish spektri
59.Bir modali LDdan qachon foydalaniladi?
Bir modali (yagona rejali) lazer diodlar, odatda optik kommunikatsiya tizimlarida va yuqori hassasiyat talab qiladigan aralashma uchun qo'llaniladi. Quyidagi holatlarda va sohalarida bir modali lazer diodlarning qo'llanilishi talab qilinadi:
Uzoq masofali aloqalar: Optik fiber tarmoqlarida, uzoq masofadagi ma'lumotlar uzatish uchun bir modali lazer dioddan foydalaniladi. Bir modali lazer diod, modal dispersiyasini kamaytirib, ma'lumotlarni uzoq masofalarda ko'proq ustunlik va ishonch bilan uzatishga imkon beradi.
Yuqori tezlikli ma'lumotlar uzatishi: Yuqori tezlikda ma'lumotlar uzatishi talab qiluvchi muammosi bor bo'lgan sohalar, bir modali lazer diodni ta'qib etadi. Ayrim telekommunikatsiya sohasida, yuqori ma'lumot tezliklariga ega optik aloqa tizimlarida qo'llaniladi.
Optik sensorlar: Optik sensorlarda yuqori hassasiyat va past guruhlanish talab qilinadi. Bir modali lazer diod, uning yagona rejali va barqaror nurlanishi sababli optik sensor dasturida qo'llaniladi.
Ilmiy va tadqiqot uyg'unlashlari: Ilmiy tadqiqotlarda, interferometri, spektroskopi va boshqa optik tajribalar davomida bir modali lazer diod ishlatilishi mumkin. Yuqori ishonch, past guruhlanish va barqaror chiquvchining ta'minlashi, hassas o'lchashlarning amalga oshirilishini mumkin qilar.
Bu faqat bir nechta misollar bilan cheklanmagan, va bir modali lazer diodning qo'llanilishi mumkin bo'lgan boshqa bir nechta sohalar mavjud. Qo'llanish talablari, ma'lumot tezligi, masofa, hassasiyat va boshqa faktorlar bir modali lazer diodning qo'llanilishi yoki qo'llanilmagani bo'lishini aniqlayadi.
60.Fotoqabulqilgichlariga qanday talablar qo‘yiladi?
Fotoqabulqilgich qabul qiluvchi optoelektron modulning asosiy
va ajralmas elementi hisoblanadi, aynan shu element yordamida
bu modul kirishidagi yorug'lik signallari elektr signallariga o'zgartirib
beriladi.
Tolali optik aloqa tizimlarida qoMlaniladigan fotoqabulqilgichlarga
quyidagi talablar qo'yiladi:
— fotoqabulqilgichning fotosezgir yuzasi optik tolalarning ko‘ndalang kesim o‘lchamlariga yaqin o‘lchamlarga ega bo‘lishi kerak;
— fotoqabulqilgich, yorug‘lik manbayi va optik kabel bilan spektral jihatdan mos kelishi kerak. Buning uchun fotoqabulqilgich tayyorlanadigan yarimo‘tkazgich man etilgan energetik sohasining kengligi yorug‘lik manbayi man etilgan energetik sohasining kengligidan kichik bo‘lishi va optik tolaning shaffoflik darchalaridan biriga mos kelishi kerak;
— fotoqabulqilgich yetarli darajada katta fotosezgirlikka ega bo‘lishi kerak;
— axborotni talab etilgan tezliklarda qabul qilishini ta’minlash uchun fotoqabulqilgich katta tezkorlikka (10_9h_ 1010 s) ega bo‘lishi kerak;
— nurlanish quwatining fotoqabulqilgichga kirishidagi yo‘qotishlarni imkon qadar kamaytirish uchun fotoqabulqilgich optik zichligi bo'yicha optik tola bilan muvofiqlashgan bo'lishi, boshqacha
aytganda, uning sindirish ko‘rsatkichi optik tolaning sindirish ko‘rsatkichiga yaqin bo‘lishi kerak;
— haroratning o'zgarishlari fotoqabulqilgichning ishiga imkon
qadar kam ta’sir qilishi kerak.
61.Yarim o‘tkazgichli FDning ish prinsipini tushuntiring.
Yarim o‘tkazgichli foto diodlar (fotodiodlar), optik signalni elektrik signaliga aylantiradigan yarim o‘tkazgichli qurilmalardir. Ularning ish prinsipi, foto diodning ichki yarim o‘tkazgich materialida optik energiyani elektrik energiyasiga aylantirish qobiliyati asosida amalga oshiriladi. Ish prinsipi quyidagi bosqichlardan iborat:
Yorug‘lik olish: Birinchi bosqichda, optik signal foto diodga yetkaziladi. Foto diod, optik signal energiyasini o‘zida olaydi. Bu optik signal, odatda foto diodning yuzasiga tushadigan yorug‘lik bilan amalga oshiriladi.
Elektron-Hole tuzilishi: Foto diodda yorug‘lik olinish bilan elektronlar va bo‘sh joylar (hole) hosil bo‘ladi. Yarim o‘tkazgich materialda, elektronlar valent zonada joylashgan bo‘lishi mumkin, lekin yorug‘lik energiyasi ularni conduktor zonaga o‘tkazib beradi. Shunday holatda, elektronlar va bo‘sh joylar jufa jufa hosil bo‘ladi.
Elektrik signal yaratish: Elektronlar va bo‘sh joylar hosil bo‘lganda, foto diod elektrik signal yaratadi. Bu signal, elektronlar va bo‘sh joylar yarim o‘tkazgich materialda harakatlanishi natijasida paydo bo‘ladi. Elektronlar bilan bo‘sh joylar o‘rtasidagi rekombinatsiya natijasida to‘g‘riqanlik oqimi hosil bo‘ladi.
Elektrik signalni ishlash: Yaratilgan elektrik signal, boshqa elektronik qurilmalar yoki tizimlar uchun ishlatilish maqsadida ishlanadi. Ushbu ishlar, signalni amplifikatsiya (kattalashtirish), filtrlash, demodulyatsiya va boshqa ishlarini o‘z ichiga oladi.
Yarim o‘tkazgichli foto diodlar, optik signalni elektrik sinyalga aylantirishda ishlatiladi. Ular optik alg‘ituvchilar, optik kommunikatsiya tizimlari, optik sensorlar va boshqa ko‘plab sohalarda qo‘llaniladi.
62.Fotoqabulqilgichlar qanday yarim o‘tkazgich materiallardan tayyorlanadi?
Fotoqabulqilgichlar (fotodetektorlar) turli yarim o‘tkazgich materiallardan ishlab chiqilishi mumkin. Bu materiallardan ba'zilari quyidagilardir:
Silitsiy (Si): Silitsiy yarim o‘tkazgich material, fotoqabulqilgichlarni ishlab chiqish uchun eng keng tarqalgan material hisoblanadi. Fizikaviy va elektrikaviy xususiyatlariga ega bo‘lganligi sababli, fotodetektorlar uchun sevimli tanlovdir. Silitsiy kristalli tuzilishga ega bo‘lib, odatda yengil qatlamalar yoki yagona kristall shaklida qo‘llaniladi.
Gemanium (Ge): Gemanium ham yarim o‘tkazgich material hisoblanadi va fotoqabulqilgichlar uchun ishlatilishi mumkin. Silitsiyga o‘xshash xususiyatlarga ega bo‘lib, ammo uning fotosensitivligi silitsiydan past bo‘lganligi sababli, keng tarqalganlik darajasida ishlatilmaydi.
Indiy gallyum arsenid (InGaAs): Bu material fotoqabulqilgichlar uchun infratizimi o‘lchashda yoki infratizimli kommunikatsiya tizimlarida ishlatiladi. InGaAs o‘zida indiy, gallyum va arsenid elementlarini jamlagan alohida bir material hisoblanadi.
Kadmiyum selenid (CdSe): Bu yarim o‘tkazgich material fotosensitivligi yuqori bo‘lgan bir material hisoblanadi. Kadmiyum selenid fotoqabulqilgichlar infratizimli tizimlarda, güneş enerjisi panellerinde va meditsinada röntgen apparatlarida ishlatiladi.
Bu faqat bir nechta misollar, boshqa yarim o‘tkazgich materiallar ham fotoqabulqilgichlar uchun ishlatilishi mumkin. Material tanlashida, optik spektrning talablariga, iste'mol qilish maqsadiga va tizimning xususiyatlari va talablari bilan ham hisoblash kerak.
63.Fotodiod qanday asosiy parametrlar bilan tavsiflanadi?
Fotodiod, optik signalni elektrik signalga aylantiruvchi fotoqabulqilgichlardan biridir.
Ish prinsipi teskari yo ‘nalishda ulangan p-n o ‘tishdan oqib o ‘tadigan tok kuchini yorug‘lik ta'sirida boshqarishga asoslangan yarimo ‘tkazgichli diodlar fotodiodlar deb ataladi.
4 .2 - rasm da fotodiodning shartli belgilanishi, tuzilishi va qo‘llanish sxemasi keltirilgan ko‘rinishga ega. Germaniy yoki kremniy yarimo‘tkazgichidan yassi qatlamli yoki qotishmali texnologiya bo‘yicha tayyorlangan asbob yuza sirti shisha qatlam bilan qoplangan metall qobiqqa joylashtiriladi.
Shunday qilib, ishchi rejimda (xarakteristikalarning uzluksiz bo‘laklarida) fotodioddan ikki tashkil etuvchidan iborat to ‘liq tok oqib o‘tadi:
|
| |