Sorgenti ottiche

Tempi: 1 ora
Prerequisiti: conoscenza della struttura di un sistema di comunicazione su fibra ottica
Obiettivi: conoscere le sorgenti ottiche utilizzate per la realizzazione di un collegamento su fibra ottica

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Si utilizzano due tipi fondamentali di sorgenti ottiche a semicondutto¬re: con diodi a emissione di luce (LED) e con diodi laser (LD).

Sorgenti a LED
I LED per fibre ottiche sono caratterizzati da una struttura a sandwich che può essere di tipo a semplice omogiunzione o del tipo a doppia eterogiunzione. Con la configurazione a doppia eterogiunzione l'emissione luminosa avviene entro il sottile strato di arseniuro di gallio, in quanto questo ha un gap di banda (Eg = 1,43 e V) inferiore a quello dell'arseniuro di gallio e alluminio (Eg = 1,95 e V); ciò consente di raggiungere un'efficienza quantica interna (= rapporto tra il numero di combinazioni radiative e il numero di combinazioni totali) prossima all'unità. Inoltre, avendo lo strato attivo (GaAs) un indice di rifrazione maggiore a quello degli strati confinanti, la doppia eterogiunzione possiede proprietà guidanti per la radiazione, che tende a rimanere confinata nel piano della giunzione per riflessione totale.

Sorgenti a laser

Quando, in una giunzione PN polarizzata direttamente, un fotone interagisce con una coppia elettrone-lacuna che non ha ancora avuto il tempo di ricombinarsi spontaneamente, può provocare la ricombinazione con emissione, che si dice «stimo¬lata», di un altro fotone in maniera coerente cioè in fase e nella stessa dirczione del fotone incidente. Aumentando adeguatamente la probabilità di emissione stimolata si ottiene l'effetto laser; questo avviene quando la densità dei portatori minoritari è molto elevata, condizione ottenibile facendo passare nel dispositivo una elevata densità di corrente. Tutta la struttura poi deve costituire una cavità risonante, in modo da dar luogo ad amplificazione della radiazione con l'instaurarsi di un regime di oscillazioni. A tale scopo si usa una struttura a doppia eterogiunzione con geometria a striscia. Tale geometria costituisce un accorgimento per limitare l'iniezione di corrente solo in corrispondenza di una sottile sezione del dispositivo, allo scopo di ottenere una elevata densità di corrente con limitata intensità della corrente operativa (e quindi con limitata dissipazione termica).