دیدکلی

از هنگام بوجود آمدن لیزر به علت دارا بودن محسنات خلوص فرکانسی ، پهنای باند و سیع ، راستاوری خوب و غیره ، بررسی موارد کاربرد آن به عنوان حامل در مخابرات و در نتیجه بکار گیری محاسن فوق تا کنون ادامه داشته است. در ابتدا گفته می‌شد به علت اینکه فرکانسها صدها هزار برابر می‌شود (حدود 10⁵ برابر) ، تعداد کانالها افزایش می‌یابد که با ارزیابی خوشبینانه تری توام گشته است. استفاده از نور در مخابرات با پیدایش انسان شروع شد و بعد از اختراع لیزر ، دانشمندان توجه خاصی به استفاده از نور جهت انتقال اطللاعات مبذول داشتند. استفاده از لیزر نیم رسانا و تار نوری با تلفات کم از پیشرفتهای مهم در این خصوص بوده است.

تاریخچه

از حدود سال 1966 لیزر نیم رسانا در مخابرات نوری در ژاپن و آمریکا مورد توجه قرار گرفت و نسبت به امکان مد گردانی مستقیم آن تا فرکانسهای فوق‌العاده زیاد شناخت حاصل شده است.

انواع منابع نور

دیود نور گسیل از جنس GaAlAs (گالیم آلومینیم آرسنیک)

دیود نور گسیل مورد استفاده در مخابرات نوری باید دارای خواص درخشش زیاد ، توان خروجی زیاد و بازدهی اتصال بالا به تار نوری باشد. اگر نور از ناحیه کوچکی بطور عمودی نسبت به سطح پیوند ، خارج شود، آن را نوع بروس می‌نامند. در انواعی که نور بطور عمودی نسبت به سطح پیوند خارج می‌شود، سوراخی در یکی از الکترودها وجود دارد یا اینکه در نوع بروس پنجره شفافی در مرکز و نزدیک پیوند وجود دارد که برای بالا بردن بازدهی اتصال ، تار مستقیما به سطح گسیل کننده نور چسبانده می‌شود. توان خروجی دیود نور گسیل در حدود 5 میلی وات یا کمتر است. ولی توان داخل شده در تار نوری در حدود 0.3 میلی وات است زیرا بازدهی اتصال از چند درصد تجاوز نمی‌کند.

دیود لیزر نیم رسانا (GaAlAs)

تحقیقات بررسی این نوع دیود از مدتها قبل ادامه داشته و هم اکنون تا مرحله قابلیت اطمینان خوب پیشرفته است. علاوه بر این دارای این مزیت است که می‌توان با سرعت زیادی مد گردانی کرد. هنگامیکه دیود لیزر به ظهور رسید، نوع ساده آن یعنی دیود با پیوند هم جنس (دارای پیوند p-n ) بود که جریان آستانه‌ای آن بسیار زیاد بود و مدهای مقطعی آن نیز بطور اتفاقی نوسان می‌کند. لیکن ساختمان نامتجانس GaAs-GaAlAs سبب کاهش مقدار جریان آستانه‌ای شد. پس از معرفی لیزر نامتجانس پیوسته کار در دمای اتاق امکانپذیر شد.ضمنا نوسان تک مدی به موازات پیوند به روشهای متعدی حاصل شد. این مسئله کنترل مد مقطعی ، لیزر نیم رسانا نامیده می‌شود. اولین روش برای حصول چنین منظوری در لیزر با پیوند همجنس ، بوسیله نواری شکل کردن محل اتصال الکتریکی است و در نتیجه جلوگیری از پهن شدن جریان الکتریکی بود. نواری شکل کردن سبب جلوگیری از پراکندگی نور در جهت پیوند و کاهش جریان لازم برای نوسان می‌شود.

انواع لیزر نواری

نوع ps

ps از کلمه Planar Stripe است. در این لیزر لایه چهارم از نوع n است و به قسمتی از لایه‌های اول و دوم روی (zn) نفوذ داده شده وبه نوع p تبدیل شده است. جریان الکتریکی به این قسمتها اعمال می شود. این نوع ، نسبت به نوع فلز نواری شکل و الکترودهای خارجی از نظر تشعشات حرارتی خواص بهتری دارند.

نوع TJS

JTS مخفف کلمه Transverse Junction Stripe است. در این نوع لیزر ، پیوند در جهت لایه‌ها تشکیل نمی‌شود. از ابتدا تنها موجبری از نوع n ساخته می‌شود. پس از آن با نفوذ دادن روی ‌(zn) در جهت مقطعی پیوند ایجاد می‌شود. توان خروجی کمتر از نوع ps است.

نوع HIS

HIS مخفف کلمه Hetero Isolation Stripe است. لایه GaAlAs نوع n مانعی برای جریان الکتریکی است. آنچه که باقی می ماند نواری است که توسط خورندگی گزینشی ایجاد شده است. الکترود به تمام سطح بالا اتصال می یابد و خواص این نوع لیزر از لحاظ تشعشعات حرارتی خوب است.

نوع BHS

BHS مخفف کلمه Buried Hetero Structure می باشد. این نوع لیزر روی باقیمانده نواری از ساختمان چند لایه‌ای رشد داده شده است. این ساختمان نامتجانس جریان و نور را در جهت مقطعی محدود می‌کند به نحوی که منبعی نقطه‌ای بدست می‌آید. در این نوع لیزر جریان آستانه‌ای بسیار کم و در حدود 10 میلی آمپر است.

نوع IS

IS مخفف کلمه Inner Stripe است. در این نوع نوار محدود کننده جریان در داخل بلور قرار دارد. علاوه بر این روش تزریق یون هیدروژن از بیرون به نوار ، جهت افزایش مقاومت نیز وجود دارد.

مشخصه حرارتی لیزر نامتجانس دو گانه GaAlAs

مشخصه نور خروجی و جریان

در لیزر نامتجانس دوگانه میزان محصور شدن حاملها یا بهره با دما تغییر می‌کند. در نتیجه بر مشخصه نور نسبت به جریان به شدت اثر می‌گذارد. میزان تغییر جریان آستانه‌ای برای افزایش دما در حدود 10 درجه سانتیگراد تقریبا برابر 20 تا 25 درصد است.

طول موج نوسان

پهنای باند ممنوع و ضریب شکست نیم رسانا نیز با دما تغییر می‌کند. در نتیجه در طول موج نوسان نیز تغییر حاصل می‌شود. از جمله عواملی که سبب تغییر دما می‌شود ، تغییرات جریان در نوسانات تپی است. تغییرات طول موج به علت تغییرات ضریب شکست برابر 0.5 تا 0.8 آنگستروم بر درجه سانتیگراد و تغییرات باند انرژی در حدود 1.2 آنگستروم بر درجه سانتیگراد است.

مباحث مرتبط با عنوان

• انواع لیزر نواری
• پهن شدن جریان الکتریکی
• تار نوری
• اتصال الکتریکی
• چشمه نقطه‌ای نور
• حاملین بار
• دیود لیزر نیم رسانا
• ضریب شکست
• مخابرات نوری
• نور
• لیزر
• لیزر پیوسته کار
• لیزر نیم رسانا