Kuituoptinen viestintälähetin

Puolijohdekomponentit, joita yleisesti käytetyt valonlähteinä kuituoptisissa viestintäjärjestelmissä, ovat kevyitä säteileviä diodeja (LED) tai laser diodeja. Suurin ero LED- ja laser -diodilla on, että entisen lähettämä valo on epäjohdonmukainen, kun taas jälkimmäinen on johdonmukainen. Puolijohteiden käytön edut valonlähteinä ovat pieni koko, suuri valaistustehokkuus, hyvä luotettavuus ja kyky optimoida aallonpituus. Vielä tärkeämpää on, että puolijohdevalonlähteitä voidaan moduloida suoraan korkeataajuisella toiminnalla, mikä on erittäin sopiva kuituoptisten viestintäjärjestelmien tarpeisiin.

LEDit säteilevät epäjohdonmukaista valoa elektroluminesenssin periaatteen kautta, spektri dispergoituu tyypillisesti 300–600 nanometriä. Toinen LED: n haitta on sen huono valaistustehokkuus, yleensä vain 40-50% syöttövoimasta voidaan muuntaa optiseksi voimiseksi, kuluttaen noin 50-60 mw (milliwatt) voimaa. LED: n alhaisten kustannusten vuoksi sitä käytetään kuitenkin yleisesti edullisissa sovelluksissa. Tärkeimmät materiaalit, joita käytetään yleisesti LED -optisessa viestinnässä, ovat gallium -arsenidi tai gallium arsenidifosfori (GAASP), jälkimmäisen säteilevä valoa aallonpituudella noin 1300 nanometriä, mikä sopii paremmin kuituoptiseen viestintään kuin gallium arsenidin 810 - 870 nanometriä. LEDien laajan spektrialueen takia on vaikea dispersio, joka rajoittaa myös niiden siirto- ja siirtoetäisyyden tuotetta. LEDiä käytetään tyypillisesti lähialueisiin verkoihin (LANS), joiden siirtonopeudet vaihtelevat välillä 10 Mt\/s - 100 Mt\/s, ja siirtoetäisyydet ovat myös muutaman kilometrin sisällä. Tällä hetkellä on myös LED -rakenteita, jotka sisältävät useita kvanttikaivoja, jolloin LEDit voivat lähettää erilaisten aallonpituuksien valoa ja peittää laajan spektrin. Tämän tyyppistä LED: tä käytetään laajasti alueellisissa aallonpituuden jakautumisverkoissa.

Puolijohdelaserien lähtöteho on yleensä noin 100 milliwattia, ja ne ovat johdonmukaisia ​​valonlähteitä, joiden suunta on suhteellisen vahva. Kytkentätehokkuus yksimuotoisilla kuiduilla voi yleensä saavuttaa 50%. Laserin kapea lähtöspektri auttaa myös nostamaan siirtonopeutta ja vähentämään modaalista dispersiota. Puolijohdelasereita voidaan myös moduloida suhteellisen korkeilla toimintataajuuksilla niiden hyvin lyhyen rekombinaatioajan vuoksi.

Puolijohdelaserit voivat yleensä moduloida niiden kytkentätilaa ja lähtösignaalia suoraan syöttövirran avulla, mutta joillekin sovelluksille, joilla on erittäin korkeat lähetysnopeudet tai pitkät lähetysetäisyydet, laserlähde voidaan hallita jatkuvan aallon muodossa, esimerkiksi käyttämällä ulkoista elektrobsorptiomodulaattoria tai Mach Zehnder -interferometriä moduloimaan. Ulkoiset modulaatiokomponentit voivat merkittävästi vähentää laserien "sirpaleita". Siristetyt pulssit voivat laajentaa laserin spektrin viivan leveyttä, mikä johtaa vakavaan dispersioon kuidun sisällä.