3-боб. Оптик алоқа тизимларида қЎлланиладиган ёруғлик манбалари

3.3.5. Лазер диодининг турлари
Лазер диодлари, юқорида қайд эилганидек, толали оптик алоқа тимзимларининг узатувчи оптоэлектрон модулларида ёруғлик манбаи вазифасинин ўтайди. Лазер диодларининг қуйидаги тўрт хили айниқса кенг тарқалган:
- кўп модали ёки Фабри-Перо резонаторли лазерлар;
- бир модали лазерлар;
- бир модали тақсимланган тескари алоқали (ДФБ) лазерлар;
- тақсимланган Брегг акс этишли лазерлар;
- ташқи резонаторли лазерлар.
Кўп модали ёки Фабри-Перо резонаторли лазерлар
GaAs ёки InP ярим ўтказгич турларидан бири асосида тайёрланган, кристаллнинг икки қарама-қарши кўндаланг кесимига перпендикуляр бўлган p-n ўтишли параллелепипед кўринишидаги оддий лазер диодининг тузилиши 3.19-расмда келтирилган.
3.19-расм. Фабри-Перо резонаторили лазер диодининг тузилиши.


Акс эттирувчи ўзаро параллел кўндаланг юзалар Фабри-Перо резонаторларини ташкил этади. Заряд ташувчилар рекомбинацияси ўтиш текислиги яқинида амалга ошади ва Фабри-Перо резонаторлари ҳисобига мусбат тескари алоқа ҳосил қилинади. Нурланишнинг кўндаланг юзалардан акс этиши ҳаво ва ярим ўтказгич синдириш кўрсаткичларининг фарқланиши билан тушунтирилади. Номақбул йўналишларда генерация юзага келмаслиги учун нурлантирмайдиган юзаларнинг ғадир-будирлиги таъминланиб, уларнинг дағаллашувига эришилади [4].
Фабри-Перо резонаторли лазер диодлари кўп модали лазерлар деб ҳам аталади. Чунки улар бир неча модаларни нурлантиради (3.20,а-расм).
3.20а-расмдаги катта амплитудали мода – бу тўлқин узунлигининг асосий модаси, кичик амплитудали модалар эса, ён модалар ҳисобланади. Ён модалар ораси тахминан 1 нм га тенг. Лазер нурланишининг модуляцияси жараёнида нафақат асосий мода, шунингдек ён модалар ҳам модуляцияланади. Бундай лазерларда оптик нурланишнинг тўлиқ спектр ярим кенглиги 4-5 нм га тенг [6].


3.20-расм. Лазер диодларнинг нурланиш спектрлари: а) - кўп модали
лазер диодининг нурланиш спектри; б) - бир модали лазер
диодининг нурланиш спектри.


Нурланиш спектрнинг кенглиги дисперсиянинг ошишига олиб келади. Фабри-Перо резонаторили, кўп модали лазерлар жуда юқори техник тавсифларга эга эмас. Бироқ тузилиши содда бўлгани учун, нарх-самарадорлик нуқтаи назаридан, бундай лазерлар жуда юқори тезликлар талаб этилмайдиган оптик алоқа тизимларида қўлланилади. Айтиб ўтиш жоизки, бир модали нурланиш режимида бўлиб, Δλ кичик бўлган тақдирда ҳам узатиш тезлигининг ортиши билан Фабри-Перо резонаторили лазер диодининг модаларида қувватнинг қайтадан тақсимланиши кузатилади.
Бунда ҳар бир алоҳида моданинг қуввати сезиларли даражада ўзгариши мумкин. Лазер сигнали оптик тола бўйлаб узатилганида тўлқин узунлигига боғлиқ бўлган гуруҳли кечикиш (хроматик дисперсия)ни ҳисобга олсак, модалар бўйлаб қувватнинг қайта тақсимланиши чиқишда шовқин сатҳининг ортишига [6] ва Δλ спектрнинг динамик кенгайишига (1-2 ГГц ли частота модулясияцида 10 нм гача) [2] олиб келади. Юқори тезликли оптик тизимларида бу секция узунлигини чегараловчи асосий омил бўлиши мумкин [6].
Оптик резонаторларни ташкил қилиш усули билан фарқланувчи, маълум даражада оддий Фабри-Перо резонаторларининг такомиллашуви ҳисобланган бошқа мукаммал лазер диодларида бу камчиликлар мавжуд эмас.