• بازدید : 37 views
  • بدون نظر
این فایل در ۳۶صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

هر اتم از يك باند ظرفيت و يك باند هدايت تشكيل شده است. بعد از باند ظرفيت اتم، باند هدايت قرار گرفته است كه در حالت عادي خالي است. الكترونهاي باند ظرفيت با گرفتن انرژي كافي به ممانه هدايت رفته يك جفت الكترون حفره ايجاد مي‌كنند. حال اگر الكترونها در معرض تغييرات انرژي كافي در اثر بايار مناسب قرار گيرند. الكترونها دوباره از باند ممنوعه پرش كرده و به باند مجاور مي رود و هنگام اين پرش از باند ممنوعه مقداري انرژي از دست مي دهند و اين اتلاف انرژي  همراه با تشعشع به همراه مقداري انرژي مشخص است. اين مكانيزم مدارهاي نوري مورد استفاده قرار مي گيرد
مولدهاي نوري
دو نوع ابزار مولد نور مورد استفاده قرار مي گيرند كه LEDها و ليزرها هستند. LEDها و ليزرها دو تفاوت اساسي دارند.
۱- LED يك ابزار نيمه هادي است كه با استفاده از يك فرآيند تبديل توان به شكل جريان ورودي و فوتون خروجي، نور ساطع مي كند در حاليكه ليزر يك ابزار مولد تشديد در حفره است كه ممكن است به عنوان واسطه فعال خود، از يك گاز، يك مايع يا يك جسم جامد استفاده كند و به عنوان محصول فرآ‌يند افزايش شار فوتوني نور ساطع نمايد.
۲- LED نوري با باند عريض ساطع مي كند كه در آن فوتونها مستقيماً وابسته به فاز نيستند در حاليكه ليزر يك نوع نوري با باند باريك ساطع مي كند كه در آن فوتونهاي تابشي يا فوتونهاي مولد همفازند و به همين جهت نور laser برخلاف LED مي تواند در يك نقطه دور و بسيار كوچك متمركز شود و در نتيجه در محل تمركز نور چگالي توان بسيار بالايي داشته باشد.
در حال حاضر ديودهاي نور گسيل نسبت به laser داراي اشكالات بيشتري است از جمله:
الف- قدرت نوي پايين تر
ب- پهناي باند مدولاسيون نسبتاً كوچكي دارند (كمتر از MHZ50)
ج- انحراف هارمونيكي دارند
با وجود اشكالات فوق ديودهاي نور گسيل مزايايي دارند كه كا ربرد آنها را در مخابرات نوري بسيار برجسته كرده است كه عبارتند از:
الف- ساخت ساده تر در آن هيچ تراش منعكس كننده اي وجود ندارد و در بعضي از انواع ساختاري آن Striped Geometry وجود ندارد.
ب- هزينه كمتر بخاطر ساختار ساده تر
ج- وابستگي دمايي كمتر آن. مشخصات خروجي نور در مقابل جريان آن نسبت به مشخصات ليزر كمتر تحت تاثير قرار مي گيرد و مسائل مربوط به پايداري جريان آستانه و جبران حرارتي را ندارد.
د- خطي بودن. يك ديود نور گسيل داراي خروجي نوري خطي در قبال مشخصات جريان مي باشد (برخلاف ليزر اتصالي) كه اين امر در مواردي كه مدولاسيون آنالوگ مورد نظر است، سودمند است.
۳-۱- كارايي ديودهاي نور گسيل
عدم وجود تقويت نوري از طريق نشر تحريك شده در ديود نور گسيل، سبب محدود شدن كارائي كمي دروني ديود (نسبت فوتونهاي توليد شده به الكترونهاي تزريق شده) مي گردد. تكيه بر نشر خودبخودي، بدليل وجود نقص ها و ناخالصي ها اجازه جا گرفتن تركيبات مجدد غير تابشي را درون ساختار مي دهد و در نتيجه در بهترين حالت، كارايي داخل ۵۰% را براي دستگاههاي ساده اي با اتصال Homojvnetion را مي دهد اگرچه كارايي كمي دروني مي تواند بطور نسبي بالا باشد، ولي شكل نامبرده براي ديود نور گسيلي كه از طريق يك سطح مسطح منتشر مي شود ضرورتاً به صورت Lambertion مي باشد چرا كه تشعشع سطحي قدرت تابيده شده از يك فضاي واحد به يك زاويه سه بعدي در تمام جهات ثابت مي باشد. توزيع شدت Lambertion در شكل ۱-۱ نشان داده شده است. J0 شدت ماكزيمم بر سطح مسطح عمودي مي باشد ولي به طرفين كاهش مي يابد (متناسب با كسينوس زاويه تصوير ۵) اين مساله بهره قدرت خروجي را به ميزان چند درصد كاهش مي دهد.
بهره قدرت خروجي  ، به عنوان نسبت قدرت نوري منتشر شده خروجي Pe، به قدرت الكتريكي تامين شده براي دستگاه، P، مي باشد كه مي توان آن را بصورت زير نوشت:
 
شكل
همچنين قدرت نوري منتشر شده (Pe) به درون محيطي با مشخصه انكسار پايين، n، از سطح يك ديود نور گسيل مسطح ساخته شده از موادي با مشخصه انكسار nx، تقريباً بصورت زير داده مي شود:
 
كه در اين رابطه Pint قدرت توليد شده داخلي و F فاكتور انتقال از سطح مشترك نيمه هادي- خروجي، مي باشد. از اين رو تخمين زدن درصد قدرت نوري منتشر شده، ممكن مي باشد.
موقعي كه خروجي نور به يك فيبر متصل مي گردد، اتلاف بيشتري به وجود مي‌آيد. اگر براي فيبري با مشخصه پله اي فرض شود كه تمام نور به انتهاي فيبر، درون زاويه قابل قبول   تزويج مي شود، در محيط هوا معادله زير برقرار مي گردد. يعني زاويه   با مقدار NA¬ (روزنه عددي) برابر خواهد بود.
 
نور در زوايايي بزرگتر از   تزويج نخواهد شد. براي يك منبع Lambertion شدت تابش در يك زاويه  ، بصورت زير داده   كه در شكل ۱-۱ نشان داده مي شود (I0 شدت تابش در راستاي خط   مي باشد).
منبعي كه از هسته فيبر كوچكتر باشد و در مجاورت و نزديكي آن قرار گيرد، ضريب تزويج آن  بصورت زير برحسب مختصات استوانه اي داده مي شود.
  (4-1)
با جايگذاري رابطه   در معادله ۴-۱ خواهيم داشت:
 
 
معادله فوق براي ضريب تزويج، اجازه تخمين زدن درصد قدرت نوري تزويج شده به فيبري با مشخصه پله اي نسبت به ميزان قدرت نوري منتشر شده از ديود نور گسيل را مي دهد.
۴-۱- قدرت نوري خروجي
قدرت خروجي نوري ايده ال در قبال مشخصه جريان براي يك ديود گسيل در شكل ۱۰-۱ نشان داده شده است در عمل ديودهاي نور گسيل خصوصيات غير خطي عمده اي را بسته به ساختار مورد استفاده، ارائه مي دهند بنابراين استفاده از برخي تكنيكهاي خطي كردن مدار ضروري مي باشد اين عمل براي اطمينان از عملكرد خطي ديود در سيستم انتقال آنالوگ مي باشد. شكلهاي (a,b11-1) خروجي نور را در ازاء جريانهاي مختلف براي انتشار دهنده هاي مسطح و اريب به ترتيب نشان مي دهد. نكته قابل توجه آن است كه انتشار دهنده مسطح به طور قابل توجهي قدرت نوري بيشتري را نسبت به انتشار دهنده اريب، بدون هوا منتشر مي سازد.
۵-۱- انواع ديودهاي نور گسيل
ساختارهاي متفاوتي براي ديودهاي نور گسيل وجود دارد كه كاربرد وسيعي در مخابرات نوري پيدا كرده اند از جمله ديودهاي نور گسيل مسطح، اريب، گنبدي و Burrus.
۱-۵-۱- ديود نور گسيل مسطح
اين ديود ساختمان بسيار ساده اي دارد و بوسيله مراحل LPE، UPE بر روي يك سطح GaAS ساخته مي شود و با اين عمل يك لايه نوع P به درون لايه زيرين نوع n متصل مي شود. جريان جلو رونده جاري شده از طريق محل اتصال، نشر خودبخودي Lambertion را نتيجه مي دهد و نور از تمام سطوح ديود منتشر مي گردد. اگرچه فقط بخش محدودي از نور مي تواند از داخل ساختمان ديود (به دليل انكسار داخلي كلي) خارج شود، بنابراين تشعشع بسيار پايين مي باشد.

عتیقه زیرخاکی گنج