Оптична оптична комуникационна предавка

Компонентите на полупроводниковите компоненти, които обикновено се използват като източници на светлина в оптичните комуникационни системи, са светлинни диоди (светодиоди) или лазерни диоди. Основната разлика между LED и лазерния диод е, че светлината, излъчвана от първия, е несъгласувана, докато втората е съгласувана. Предимствата на използването на полупроводници като източници на светлина са малки размери, висока светеща ефективност, добра надеждност и способност за оптимизиране на дължината на вълната. По-важното е, че полупроводниковите източници на светлина могат да бъдат директно модулирани при високочестотна работа, което е много подходящо за нуждите на оптичните комуникационни системи.

Светодиодите излъчват несъгласувана светлина чрез принципа на електролуминесценция, като спектър обикновено се разпръсква между 300 и 600 нанометра. Друг недостатък на светодиода е лошата му светеща ефективност, обикновено само 40-50% от входната мощност може да бъде преобразувана в оптична мощност, консумирайки около 50-60 MW (Milliwatt) мощност. Въпреки това, поради ниската цена на LED, той обикновено се използва в приложения на ниски цени. Основните материали, често използвани в оптичната комуникация за светодиоди, са галиев арсенид или галиев арсенид фосфор (GAASP), като последната излъчва светлина при дължина на вълната от около 1300 нанометра, която е по -подходяща за оптична комуникация от галий от 810 до 870 нанометра. Поради широкия спектрален диапазон от светодиоди, има силна дисперсия, която също ограничава продукта на тяхната скорост на предаване и разстоянието на предаване. Светодиодите обикновено се използват в местните мрежи (LAN) със скорости на предаване, вариращи от 10MB\/s до 100MB\/s, а разстоянията на предаването също са в рамките на няколко километра. Понастоящем има и LED структури, които съдържат няколко квантови ямки, което позволява на светодиодите да излъчват светлина с различни дължини на вълната и да покрият широк спектър. Този тип светодиоди се използват широко в мултиплексиращи мрежи за отдел за регионална дължина на вълната.

Изходната мощност на полупроводниковите лазери обикновено е около 100 милиута и те са кохерентни източници на светлина със сравнително силна насоченост. Ефективността на свързване с едномодови влакна обикновено може да достигне 50%. Тесният изходен спектър на лазера също помага за увеличаване на скоростта на предаване и намаляване на модалната дисперсия. Полупроводниковите лазери също могат да бъдат модулирани при сравнително високи работни честоти поради много краткото им време за рекомбинация.

Полупроводниковите лазери обикновено могат да модулират състоянието си на превключване и изходния сигнал директно чрез входния ток, но за някои приложения с много високи скорости на предаване или дълги разстояния на предаване, лазерният източник може да бъде контролиран под формата на непрекъсната вълна, като например използване на външен електроабсорбционен модулатор или интерферферометър на Mach Zehnder за модулиране на оптичния сигнал. Външните модулационни компоненти могат значително да намалят "чирпните импулси" на лазерите. Чирпените импулси могат да разширят спектралната ширина на линията на лазера, което води до силна дисперсия в влакното.