Taqsimlangan Bregg ko‘zguli lazerlar

|
Taqsimlangan Bregg ko‘zguli lazerlar
|
bet | 56/160 | Sana | 13.01.2024 | Hajmi | 1 Mb. | | #136728 |
Bog'liq Optik aloqa asoslari (N.Yusupov, R.Isayev)Taqsimlangan Bregg ko‘zguli lazerlar
Taqsimlangan Bregg ko‘zguli lazerlar (TBK-LD, DBR lazerlar)da difraksion panjara aktiv sohadan tashqarida joylash- tiriladi (3.24-rasm).
Bu turdagi lazer diodlarida yagona asosiy modaning generatsiyasi taqsimlangan teskari aloqali yarimo‘tkazgichli lazerlarga nisbatam odatiy holdir. Bunday tuzilishli lazerlarda hattoki yuqori tezlikli modulyatsiya jarayonida ham modalarning birdan o‘zgarishi kuzatilmaydi, aksincha faqatgina bitta asosiy moda hosil bo‘ladi. Bu esa, taqsimlangan Bregg ko‘zguli lazerlarning bir modali optik tolalarda va kanallari spektr bo‘yicha zichlashtirilgan uzatish tizimlarda nurlanish manbayi sifatida ishlatilishiga qulaylik yaratadi.
120
www.ziyouz.com kutubxonasi
Injeksiya toki
3.24-rasm. Taqsimlangan Bregg ko‘zguli lazer diodi
Tashqi rezonatorli lazer diodlari
Tashqi rezonatorli lazer diodlarida ularning bir yoki ikkala ko‘ndalang yon tomoni aks ettirishni kamaytiruvchi, maxsus qatlam bilan qoplanadi va mos ravishda yarimo‘tkazgichli aktiv sohaning atrofida bitta yoki ikkita ko‘zgu qo‘yiladi. 3.25-rasmda bitta tashqi rezonatorli lazer diodining tuzilishi ko‘rsatilgan.
Aks etishni kamaytiruvchi qoplama aks etish koeffitsiyentini taxminan to‘rt tartibga kamaytiradi, aktiv qatlamning boshqa ko‘ndalang yoni esa 30 foizgacha yorug‘lik oqimini aks ettiradi. Aks ettiruvchi difraksiya panjarasi ko‘zgu va difraksiya panjarasidan tarkib topadi.
Ko‘zgu difraksiya panjarasi vazifasini to‘ldiradi. Ko‘zgu va aktiv soha o‘rtasida teskari aloqani yaxshilash uchun linza o‘rnatiladi.
Aks ettiruvchi difraksiya panjarasigacha bo‘lgan masofani oshirib yoki kamaytirib, shuningdek, panjarani burish hisobiga panjara qadamini o‘zgartirish orqali nurlanish to‘lqin uzunligini bir tekisda o‘zgartirish mumkin. Shu sababdan bunday lazerlar sozlanuvchan lazerlar deyiladi. Bu turdagi lazer diodlari yordamida to‘lqin
Aks ettiruvchi
difraksiya panjarasi
Aks etishni kamaytiruvchi
maxsus qoplama
■ь.
3.25-rasm. Bitta tashqi rezonatorli lazer diodi
121
www.ziyouz.com kutubxonasi
uzunligini 30 шп oraliqqacha o‘zgartirish mumkin. Tashqi rezona- torli lazer diodlari spektr bo‘yicha zichlashtirish apparaturalari va tolali optik aloqa uchun mo‘ljallangan o‘lchov qurilmalarini yaratishda juda kerakli hisoblanadi.
Tolali optik aloqa tizimlarida qo‘llaniladigan yorug‘Iik
manbalarining qiyosiy tafsivi
Yuqoridagi bayon etilganlardan ma’lum bo‘ldiki, yorug‘lik manbalari tolali optik uzatish tizimlarining muhim va ajralmas funksional qurilmasi bo'lgan uzatuvchi optoelektron modulning asosiy element! vazifasini o'taydi. Ular yordamida analog yoki raqamli ko‘rinishdagi elektr signallari yorug'lik signallariga o‘zgar- tirilib, ular optik tolaga uzatiladi.
Tolali optik uzatish tizimlarida qo'llaniladigan yorug‘lik manbalari 3.1-bandda ta’riflangan talablarga javob berishi zarur.
Tolali optik uzatish tizimlarida yorug'lik manbalarining bu talablarga javob beradigan ikki turi — yorug'lik diodlari va lazer diodlaridan foydalaniladi.
Ushbu yorug'lik manbalari man etilgan energetik satihlaming kengligi bilan farq qiluvchi turli xil yarimo‘tkazgichlardan tayyorlanadi va shu sababdan turli to‘lqin uzunligidagi nurlanish tarqatadi.
Tolali optik uzatish tizimlarida qo‘llaniladigan yorug'lik manbalari o'zlarining tuzilish xususiyatlari va ish mexanizmlariga ko‘ra ikki guruh - p-n o'tishli yarimo‘tkazgichli tuzilmalarda noasosiy zaryad tashuvchilarning injeksiyasi vaqtida sodir bo‘ladigan spontan nurlanishdan foydalanishga asoslangan yorug'lik diodlari va shunday tuzilmalarda energetik sathlarning teskari egallangan sharoitida sodir bo'ladigan majburiy nurlanishlardan foydalanishga asoslangan lazer diodlariga ajraladi.
Shu sababdan, ulardan birinchi xili — yorug‘lik diodlari nomonoxromatik va nokogerent (turli xil to‘lqin uzunligiga ega bo'lgan, har xil fazali) nurlanish manbayi, ikkinchi xili esa, monoxromatik va kogerent (bir xil to‘lqin uzunlikli, bir xil fazali, bir xil tarqalish yo'nalishiga ega bo'lgan) nurlanish manbayi bo'lib xizmat qiladi.
122
www.ziyouz.com kutubxonasi
Yorug‘lik manbalarining har ikkala xili ham bir qator bir xil nomli xarakteristikalar va parametrlar bilan tavsiflanadi: volt-amper xarakteristikasi, vatt-amper xarakteristikasi, spektral xarakteristika, yo‘nalganlik diagrammasi, nurlanish quvatining odatiy va eng katta qiymatlari, nurlanish to'lqin uzunligi diapazoni, nurlanish quwa- tining eng katta qiymatiga mos kelgan to‘lqin uzunligi, uzilish va ulanish vaqtlari, ishchi toki va kuchlanishlarining qiymatlari, iste’mol quwati, xizmat muddati shular jumlasidandir.
Biroq, bu xarakteristikalar o‘z ko‘rinishlari bilan, parametrlar esa o‘z qiymatlari bilan muhim tarzda farq qiladi.
Chunonchi, yorug‘lik diodlari va lazer diodlarini elektr zanjir element! sifatida tavsiflovchi volt-amper xarakteristikalari turli xil ko‘rinishga ega. Yorug‘lik diodlarining volt-amper xarakteristikasi exponensial ko‘rinishga, lazer diodlarining bu turdagi xarakteristikasi esa boshqa musbat teskari bog'lanishli elektron asboblarga xos bo‘lgan S ko‘rinishga ega, bu ikki xil yorug‘lik manbalarining ishchi kuchlanish va toklarining qiymatlari ham turli xil oraliqda yotadi. Yorug‘lik diodlari uchun bu qiymatlar mos ravishda 1—2 V, 50100 mA oralig‘ida, lazer diodlari uchun 2+5 V va bir necha o‘ndan bir necha yuz mA gacha oraliqda yotadi.
Yorug'lik diodining vatt-amper xarakteristikasi tok kuchining bir necha o‘n mA o‘zgarishlari oralig'ida to‘g‘ri chiziqli ko'rinishga, lazer diodining volt-amper xarakteristikasi esa tok kuchining nisbatan katta qiymatlari oralig‘ida (bir necha o‘ndan — bir necha yuz mA gacha oraliqda) nochiziqli ko‘rinishga va bo‘sag‘a xusu- siyatiga ega.
Yorug‘lik diodlari va lazer diodlarining spektral xarakteristikalari cho'qqi xususiyatli umumiy ko‘rinishga ega bo‘lsa-da, ularning spektral kengligi keskin farq qiladi. Chunonchi, yorug'lik diodlari uchun bu kenglik 30 + 60 nm ni tashkil etsa, lazer diodlarida u • 0,1+ 0,4 nm (bir modali lazerlar uchun) gacha oraliqda yotadi. Aynan shu xususiyatlariga ko‘ra, yorug‘lik diodidan kelayotgan signallar optik tolada ko‘proq, lazer diodlaridan kelayotgan yorug'lik signallari esa kamroq dispersiyaga uchraydi. Shu sababdan yorug‘lik diodlaridan qisqa uzunlikli optik uzatish liniyalarida (15 km gacha); lazer diodlaridan esa katta uzunlikli uzatish liniyalarida foyda- laniladi.
123
www.ziyouz.com kutubxonasi
Yorug‘lik manbalari nurlanish quwatining fazoviy taqsimotini tafsivlovchi yo‘nalganlik diagrammasi bilan ham farq qiladi. YorugOik diodlari uchun bu taqsimot bir necha o‘n va hatto yuzdan ortiq teles (fazoviy) burchagi ostida yuz bersa, lazer diodlari uchun gradusning bo‘laklarini tashkil etadi.
Yoraghik diodlari va lazer diodlarining tezkorligi p-n o‘tish orqali injeksiyalanayotgan zaryad tashuvchilarning baza sohasida to‘planish va ekstraksiyalanayotgan zaryad tashuvchilarning so‘rilish vaqtlari bilan yoki p-n o‘tish sig‘imining zaryadlanish va razryad- lanish vaqtlari bilan aniqlanadi.
Yorug‘lik diodida bu vaqt 10'7 — 10'8 s ni, qalinligi juda kichik bo‘lgan (-20 mkm) tor energetik sohali yarimo‘tkazgichlardan tayyorlangan ikki tomonlama tuzilishli lazer diodlarida esa IO-9 — 10'10 s ni tashkil etadi.
Shu sababdan yorughik diodlaridan nisbatan kichik tezlikli (Mbit/s li), lazer diodlaridan esa katta tezlikli (Gbit/s li) tolali optik uzatish tizimlarida foydalaniladi.
Xizmat muddati yorughik manbalarining muhim ekspluatatsion parametrlaridan biri hisoblanadi. Yorughik manbalarining degra- datsiyasi ularning asta-sekin yoki katastrofik eskirishiga olib keladi.
Bu hoi yorughik diodlari xizmat muddatini 106—107 soat oraliq, superluminessent diodlar uchun 104— IO6 oraliq bilan, lazer diodlarining xizmat muddatini uzog‘i bilan 105 soat bilan cheklaydi.
jadvalda tolali optik aloqa tizimlarida qo‘llaniladigan yorugOik manbalari — yorughik diodlari va lazer diodlarining qiyosiy tafsivi keltirilgan.
Tolali optik aloqa tizimlarining optoelektron uzatuvchi
moduli va uning tarkibiy qurilmalari
Optik signalni uzatishni tashkil etish uchun faqatgina nurlanish manbayining o‘zi yetarli emas. Shu sababdan optoelektron uzatuvchi modul quyidagi bir qator boshqa elementlar va qurilmalardan ham tarkib topadi (3.26-rasm):
elektr o'zgartirgichlar;
nurlanish manbayi;
nurlanish manbayini tok kuchi bilan ta’minlash zanjiri;
124
www.ziyouz.com kutubxonasi
|
| |