26
chastotasi yoki jadalligining to‘g‘ridan-to‘g‘ri modulyatsiyalanishiga imkon
beruvchi optik nurlanish manbalaridan foydalanish juda qulay.
Nisbatan past tezlikda signallarni yaqin masofalarga uzatuvchi tizimlarda:
shahar, zona, binolar ichida va boshqa optik aloqa tizimlarda qo‘llaniladigan
nurlanish manbalarining tavsiflariga nisbatan pastroq talablar qo‘yiladi [17]. Bu
tizimlarda pog‘onali sindirish ko‘rsatkichli optik tolalardan foydalaniladi.
O‘tkazishni chastota polosasi optik tolalarning modalararo dispersiyasi orqali
aniqlanadi. Shuning uchun yuqorida aytib o‘tilgan optik aloqa tizimlarida kogerent
manbalardan foydalanish o‘z ma’nosini yo‘qotadi.
Optik aloqa tizimlari uchun optik nurlanish manbalarining uch sinfi
ma’lum: yarim o‘tkazgichli, tolali va hajmli mikrooptik manbalar (mikrolazerlar).
Ularning hammasi u yoki bu darajada yuqorida ko‘rsatilgan
talablarga javob
beradi, lekin faqat yarim o‘tkazgichli manbalar, ya’ni yorug‘lik diodlari va
lazerlardan keng foydalaniladi. Yarim o‘tkazgich nurlanish manbalarining jadal
rivojlanishi birinchi navbatda yuqori samaradorlik bilan
elektr toki energiyasini
bevosita optik nurlanishga aylantirishi, yuqori tezlikda tok bilan kuch berilishidan
nurlanish parametrlarini to‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘zgartirish imkoniyati mavjudligi,
og‘irlik va o‘lchamlarini kichikligi kabi optik aloqa tizimlari uchun muhim
bo‘lgan ijobiy xususiyatlarning birikuviga bog‘liq.
Kvant mexanikasidan ma’lumki, elektronlar tomonidan egallangan
energiyaning
qiymati uzluksiz hisoblanmaydi, balki diskret xususiyatga ega.
Energetik holatlarning diskretligi elektron u yoki bu energetik sathda joylashgan
deb gapirishga asos bo‘ladi. Yarim o‘tkazgichlarda (2.6-rasm) elektronlarning
zichligi nisbatan ko‘p va shuning uchun ko‘plab energetik sathlar zona tashkil
qilgan holda zich joylashgan.
27
2.6-rasm. Yarim o‘tkazgichlarning energetik sathlari.
Bunday zonalarning ikki turi mavjud:
yuqori-Е
с
energiyali o‘tkazuvchanlik
zonasi, quyi-Е
v
valent elektronlar zonasi. Bu zonalar orasida Е
q
energiyali
taqiqlangan zona joylashgan.
Valent elektronlar zonasi bazaviy (minimal) energetik sathga mos keladi deb
hisoblanadi. Issiqlik muvozanatida deyarli hamma elektronlar aynan shu zonada
joylashadi, ya’ni elektronlar yarim o‘tkazgich kristall panjarasining aniq joylarida
to‘planadi va saqlanib qolinadi. Agar elektronlarga
tashqaridan energiya berilsa,
nima yuz beradi?- degan savol paydo bo‘ladi. Agar yarim o‘tkazgichning p-n
o‘tishiga to‘g‘ri yo‘nalishdagi siljituvchi kuchlanish berilsa, unda o‘tish joyi orqali
elektr toki o‘ta boshlaydi. Agar tashqaridan beriladigan energiya miqdori ko‘p
bo‘lsa, unda past energetik sathda joylashgan ba’zi elektronlar qo‘shimcha
energiyani egallagan holda yuqori sathlarga o‘tadi, ya’ni valent zonada to‘plangan
elektronlarning bir qismi o‘tkazuvchanlik zonasiga o‘tadi. Bu yarim o‘tkazgich
ichida ko‘chib yurib, joylasha oladigan erkin elektronlarning paydo bo‘lishiga olib
keladi. Bunda valent elektronlar zonasining bo‘shatilgan joylarida musbat
As
As
Ga
Ga
E
c
E
q
E
v
28
zaryadlangan kovaklar paydo bo‘ladi. Kovaklar va erkin elektronlar yarim
o‘tkazgichda tokning tashuvchilari hisoblanadi. Yarim o‘tkazgichdagi erkin
elektronlar kristall panjara tugunlari yoki boshqa elektronlar bilan to‘qnashib,
valent elektronlar zonasiga «qaytib tushadi» va «elektron-kovak»
juftligi
yo‘qoladi.
Agar past energetik sathga yoki valent elektronlar zonasiga «qaytib tushish»
to‘qnashuvsiz yuz bersa, unday holatlarda elektronlar tomonidan yo‘qotilgan
energiya foton ko‘rinishda ajralib chiqadi. Nurlanishning bunday jarayoni spontan
nurlanish deb nomlanadi.
chastota Е energetik sathlarning farqi (Е
с
-Е
v
ga teng), ya’ni taqiqlangan
energetik zona kengligi bilan aniqlanadi:
=C/λ=E
q
/h , (2.4)
bu yerda C-yorug‘lik tezligi, с=3*10
8
m/sek;
λ-to‘lqin uzunligi, mkm;
E
q
-taqiqlangan zona kengligi;
h- Plank doimiysi, h=6,626*10
-34
J*sek.
Bu formula Borning chastota sharti deyiladi. Yorug‘lik jadalligi «elektron-
kovak» juftliklari soniga bog‘liq.
Spontan optik nurlanish har qanday elektronning
bir energetik sathdan
boshqasiga o‘tishidan paydo bo‘ladi. Lekin hamma elektronlarning o‘tish vaqti bir-
biriga mos kelmaganligi uchun nurlanishning ustma-ust tushishi yuz beradi va
amplituda, fazalari har xil bo‘lgan optik to‘lqinlar paydo bo‘ladi. Buning natijasida
esa chastota bo‘yicha ham bir turda emaslik kuzatiladi. Bundan tashqari E
q
energiyasining eng kichik tebranishlari shunday darajada bo‘lmasa ham
nurlanishni chastotaviy yoyilib ketishiga ta’sir qiladi[18].
