Турли кимёвий бирикмалар асосидаги ярим ўтказгич лазерларнинг нурланиш

ЁД ларнинг тавсифлари. Ёруғлик диодларининг хусусиятлари уларни ишлатиш нуқтаи назаридан нурланишни тўлқин узунлиги λ, нурланиш спектрини кенглиги Δλ, нурланиш қуввати Р, ноасосий заряд ташувчиларнинг яшаш вақти t ва нурланиш қувватининг йўналганлик диаграммаси Ө билан характерланади. Тузилиши ва ишлаб чиқарувчиларга боғлиқ ҳолда нурлантирувчи юзали (сиртдан нурлантирувчи) ЁД ларнинг нурланиш қуввати I_и инжекция токининг 100...200 мА қийматида бир нечадан 100 мВт оралиқгача ÿзгаради. Нурлантирувчи кесимли (ёнидан нурлантирувчи) ЁД ларда нурланиш қуввати 1...3 мВт га тенг.
7.6-расмда нурлантирувчи юзали (сиртдан нурлантирувчи) ва нурлантирувчи кесимли (ёнидан нурлантирувчи) ЁД ни нурланиш спектри берилган. Нурлантирувчи юзали (сиртдан нурлантирувчи) ЁД да λ=0,85 мкм да нурланиш спектри кенглиги Δλ=40 нм га, нурлантирувчи кесимли ЁД да λ=1,3 мкм да нурланиш спектри кенглиги Δλ=90 нм га тенг.

6-расм. Нурлантирувчи юзали (сиртдан нурлантирувчи) ва нурлантирувчи кесимли (ёнидан нурлантирувчи) ЁД нинг нурланиш спектрлари.

Алоқа тизимларида ЁД қÿлланиганда фақатгина инжекция токи I_и ни ÿзгартириш ёрдами билан нурланиш интенсивлигининг тÿгри модуляцияси ишлатилади. Инжекция токининг синусоидал ÿзгаришда оптик сигналнинг ÿзгарувчан ташкил этувчиси қуйидаги кÿринишга эга бÿлади:

Р=h·n·η_ички· I_и /е^(1+jwt), (7.2)

бу ерда η_ички – ички квант самарадорлиги; t-ноасосий заряд ташувчиларнинг яшаш вақти. t қиймати қуйидагича аниқланади:

1/t=1/t_н+1/t_н-_сиз,

бу ерда t_н ва t_н-сиз мос равишда нурланишли ва нурланишсиз ÿтишлар билан аниқланадиган, ноасосий заряд ташувчиларнинг яшаш вақти.

Материалнинг ички квант самарадорлиги қуйидаги ифода орқали аниқланади:


(7.3)

7-расм. ЁД учун нурланиш қувватининг частотага боғлиқлиги:

1-нурлантирувчи юзали (сиртдан нурлантирувчи) ЁД учун; 2-нурлантирувчи кесимли (ёнидан нурлантирувчи) ЁД учун.

7–расмда кўрсатилган, нурланиш қувватининг модуляция частотасига боғлиқлигини қўллаган холда, нурланиш частотасининг максимал қийматини аниқлаймиз.

7–расмда кўрсатилгандек, нурланиш қуввати n_max гача доимий ҳисобланади (тахминан 25 МГц гача) ва n_max=1/(2πτ) ёки
n_max=1/τ

сифатида аниқлайди.

n_max дан юқори частоталарда нурланиш манбаининг самарадорлиги камаяди. τ қийматни камайиши чегаравий частотанинг ортишига олиб келади. Лекин нурланишсиз рекомбинацияларда яшаш вақти - τ_н-сиз нинг камайиши ҳисобигам ни камайиши, юқори частоталарда оптик қувватнинг ортишига олиб келмайди чунки мадомики, ички квант самарадорлик камаяди. Буни (7.5) дан аниқлаш мумкин, чунки

n_max=1/(2pτ)=1/(2p·η_ички· τ_н).

Имкон қадар нурланишларда яшаш вақти τ_н ни камайтириш керак. Бунда қуйи частота модуляциясидаги квант самарадорлиги каби юқори частота чегараси ҳам ортиб боради. Легирлаш даражасини ошириш ва инжекция сатҳини ошириш йўли билан τ_н қийматини камайтириш мумкин. Демак, икки томонлама чегарали гетеротузилишили ИГТ нурлантирувчи кесимли (ёнидан нурлантирувчи) ЁД да самарадорликни камайтирмасдан 4 марта катта модуляция полосасини (100 МГц) олиш мумкин (7.7–расм).

Шу тарзда, ЁД лар аналог узатиш тизимларининг ҳамма чизиқли сигналлари билан модуляцияланиши мумкин.
ЁД ни энг муҳим параметрлари бу унинг ишончлилиги ва хизмат қилиш муддатларидир. Ёруғлик диодларидан узоқ вақт фойдаланиш натижасида нурланиш қуввати камаяди. Харорат 10-20⁰ С га ошса, хизмат муддати икки баробар қисқаради. Алоқа тизимларида фойдаланиш учун хизмат муддати ер алоқа линиялари учун 10⁵ соатни ва сув ости алоқа линиялари учун 10⁶ соатни ташкил этиши керак.
Ярим ўтказгич ЁД лар кичик кириш қаршиликли асбоб ҳисобланади ва катта ток сарфлайд, шунинг учун уларни қўзғатиш учун, катта ток ва талаб этиладиган чизиқлиликни таъминловчи, кичик омли транзисторларни қўлланиши керак. 8 – расмда ЁД ларни транзисторларнинг коллектор занжирига улаш мумкин бўлган схемалардан бири келтирилган.

8-расм. ЁД ни транзисторнинг коллектор занжирига улаш схеси

8 – расм. ЁД ни транзисторнинг коллектор занжирига улаш схемаси. Модуляциялайдиган сигнал транзистор базасига тушади ва коллектор токини бошқаради. Коллектор токи бир вақтда ёруғлик диодининг инжекция токи ҳисобланади. R1 ва R2 қаршиликлар ёрдамида ёруғлик диоди орқали оқиб ўтадиган, бошланғич токнинг керакли қийматини танлаш мумкин. Модуляциянинг реал схемалари, қоида бўйича, стабиллаштириш режими занжири ва тескари алоқа занжирларини улайди. У ЁД ларнинг ватт ампер тавсифларининг ночизиқлилигини камайтиради.

ЁД лар учта тиниқлик ойналари 850, 1310 ва 1550 нм да ишлатиш учун ишлаб чиқарилади. Лекин, улар кўпроқ 850 ва 1310 нм да қўлланилади. ЁД ларни ишлаб чиқариш лазер диодларига қараганда арзон.
Тузилишининиг таққосий соддалиги, юқори ишончлилиги ва нурланиш тавсифларининг температурага кучсиз боғлиқлиги, нурланиш спектрининг кенглиги (60 нм гача), нурлантирувчи частота оралиғининг торлиги (100-200 МГц) ва тезкор эмаслиги сабабли ЁД лар асосан паст тезликли тизимларда ахборотларни яқин масофага узатишда қўлланилади.
ЁД ларнинг асосий параметрларининг ÿртача қийматлари 7.2-жадвалда берилган
7.2-жадвал
ЁД ларнинг асосий параметрлари

Параметрлари	Бирлиги	850 нм	1310 нм	1310 нм	1550нм
Нурланиш линиясининг кенглиги	нм	40	50	40	60
Чиқишдаги қувват	мкВт	50	60	20	40
Оптик тола ÿзагининг диаметри	мкм	50	50	9	9
Сонли апертура	б/р	0,2	0,2	0,16	0,16