Характеристики светоизлучающих диодов

Перечислим некоторые характеристики светоизлучающих диодов, имеющие значение для волоконно-оптических датчиков: очень малая длина когерентности порядка от 40 до 80 нм, часто являющаяся результатом очень широкого выходного спектра; очень низкая чувствительность к обратному отражению

image16

От элементов волоконно-оптического датчика, поскольку преобладающим излучением является спонтанное; и высокая надежность, часто проектируемое среднее время безотказной работы составляет порядка 100000 часов.

Обычно светоизлучающие диоды с поверхностным излучателем дешевы и используются в измерительных системах на основе волоконно-оптических датчиков там, где невысоки требования к интенсивности света и в качестве средства передачи используется многомодовое волокно. Для таких приложений, как волоконно-оптические гироскопы, работающих с большей мощностью и требующих применения одномодовых волокон, лучшим выбором будут светоизлучающие диоды с торцевым излучателем. Структура волноводов таких диодов позволяет вводить в одномодовое волокно значительную мощность, сохраняя при этом все преимущества

image17

image18

Светоизлучающих диодов, такие как малая длина когерентности, высокая надежность и устойчивость к ответной реакции. На 3.5 показана типичная зависимость выходной мощности от токовой характеристики для высококачественного светоизлучающего диода с торцевым излучателем с оконцованным выводом для одномодового волокна. Следует отметить, что оптическая мощность увеличивается при увеличении уровня тока медленно, что приводит к значительно более высоким требованиям к мощности, чем у тех полупроводниковых устройств, которые обсуждаются в последующих разделах.

Лазерные диоды.

Если проводник устроен таким образом, что распространение света ограничено областью волновода, так что его уровень в диоде превышает необходимый для возникновения вынужденного излучения, тогда это лазерный диод. Это можно осуществить, используя волноводную структуру, аналогичную показанной на рисунке, если разъединить края структуры, так чтобы образовались отражательные зеркала (поскольку материал, обычно используемый в полупроводниковых лазерных диодах, имеет показатель преломления около 3, это операция легко выполнима), и увеличивать проходящий через прибор ток до тех пор, пока плотность возникающего потока фотонов, циркулирующего в резонаторе, не превысит уровень, необходимый для появления вынужденного излучения.

На рисунке показаны характеристики выходного спектра светоизлучающего и лазерных диодов. В случае светоизлучающего диода выходной спектр широкий и плотность потока фотонов, циркулирующего в области рекомбинации, всегда ниже порогового значения, требующегося для возникновения вынужденного излучения. Конечный результат состоит в том, что на выходе полностью преобладает спонтанное излучение.