Сравнительная характеристика лазеров и светодиодов

В табл. 5.3 приведены типовые параметры полупроводниковых источников света.

Приведенный анализ показывает, что по­лупроводниковые источники излучения отве­чают большинству требований, предъявляе­мых к таким приборам в световодных систе­мах связи и световодных измерительных сис­темах. Светоизлучающие диоды являются наиболее подходящими источниками для ам­плитудных ВОЛС и низкоскоростных систем передачи информации с использованием мно­гомодовых волоконных световодов. Пример­ные представления о границе перехода от ис­пользования СИД к использованию лазеров в системах на многомодовых волокнах дают графики зависимостей длины ретрансляцион­ного участка от скорости передачи информа­ции при использовании этих излучателей (рис. 5.23).

Зависимость длины регенерационного участка L от скорости передачи информации N для ступенчатого световода с затуханием 5 дБ/км для λ = 0,85 мкм; 1 — для лазерного диода (спад характеристики на участке ВС обусловлен межмодовой дисперсией); 2 — для СИД (спад характеристики на участке EF обусловлен широким спектром диода, на участке FG — дополнительно — спадом частотной характеристики).

Параметры некоторых лазеров и оптических модулей приведены в т.т 5.4, 5.5

Сравнив полупроводниковые лазеры с другими типами лазеров, можно выделить сле­дующие достоинства полупроводниковых лазеров:

- малые массогабаритные показатели и большое оптическое усиление (к_п ≈10³... 10⁴ см^-1); высокий КПД;

- простота накачки лазера: инжекция не требует высоких питающих напряжений и мощностей;

- высокое быстродействие;

- возможность генерации излучения заданной длина волны в широком диапазоне, что достигается выбором полупроводника с необходимой шириной запрещенной зоны;

- технологическая и эксплуатационная совместимость с элементами интегральной оптики. В табл. 5.6 приведены основные параметры применяемых лазеров.

Но современным полупроводниковым лазерам присущи и недостатки:

- относительно низкие параметры когерентности излучения (∆λ/λ_max и Ѳ_р), что объясня­ется высокой плотностью активного вещества, малой длиной резонатора и малой вы­ходной апертурой;

- низкая долговечность, равная для промышленных образцов (10² 10³) ч; в то же вре­мя теоретические расчеты показывают, что долговечность инжекционных лазеров мо­жет быть выше 10⁵ ч.

Снижение долговечности реальных приборов прежде всего связывается с постепенной деградацией (старением) полупроводникового лазера. Деградация стимулируется высокими плотностями тока, а также потоков оптической и тепловой мощности, которые характерны для работы полупроводниковых лазеров.

Основным деградационным эффектом является увеличение концентрации безызлуча­тельных центров в активной области за счет внедрения атомов неконтролируемых примесей и образования новых дефектов. Кроме того, имеет место снижение активности излучатель­ных центров и возрастание поверхностной рекомбинации.

Заключение