Vinnuregla ljósdíóða-
Ljós-díóða (LED) notaðar íljósleiðarasamskipti gefa frá sér ósýnilegt innrautt ljós, en LED sem notuð eru á skjáum gefa frá sér sýnilegt ljós, svo sem rautt og grænt ljós. Hins vegar er -ljósgeislun þeirra í meginatriðum eins. Losunarferli ljósdíóða samsvarar aðallega sjálfvirku losunarferli ljóss. Þegar framstraumur er sprautaður sameinast ó-jafnvægisberar sem sprautað er aftur við dreifingu og gefa frá sér ljós. Þess vegna eru LED ósamhengi ljósgjafar og eru ekki þröskuldstæki; Framleiðsluafl þeirra er í grundvallaratriðum í réttu hlutfalli við inndæltan straum.
LED hafa mikla litrófsbreidd (30–60 nm) og stórt geislunarhorn. Í stafrænum samskiptum á lágum-hraða og hliðrænum samskiptakerfum með þröngri-bandbreidd eru ljósdíóður ákjósanlegur ljósgjafi. Í samanburði við leysir eru LED akstursrásir einfaldari og þær bjóða upp á meira framleiðslumagn og lægri kostnað.
Munurinn á ljósdíóðum og leysigeislum er sá að ljósdíóða er ekki með ljósoptískt resonant hola og getur ekki myndað leysiljós. Þau eru takmörkuð við sjálfsprottinn losun, sem gefur frá sér ósamhengilegt ljós. Leysar eru aftur á móti örvuð losun og gefa frá sér samhangandi ljós.
LED uppbygging
LED nota einnig aðallega tvöfalda heterojunction flís. Munurinn er sá að LED skortir klofningsyfirborð, sem þýðir að þær skortir sjónómunarhol, og vegna þess að þær sveiflast ekki eins og leysir hafa þær enga sjónómun. Ljósdíóða er skipt í tvo meginflokka: yfirborðs-ljósdíóða og brún-ljósdíóða. Uppbygging yfirborðs-ljósdíóða er sýnd á mynd 3-11 og uppbygging ljósdíóða sem gefur frá sér kant er sýnd á mynd 3-12.
Mynd 3-11 Uppbygging LE sem gefur frá sér yfirborðD
Edge-ljósdíóðir nota einnig tvöfalda heterojunction uppbyggingu. Með því að nota SiO2 grímutækni myndast ræma-laga snerti rafskaut (40-50 mm) hornrétt á endaflötinn á ræma-laga snertiflötinum og skilgreinir þannig breidd virka lagsins. Samtímis er sjónbylgjuleiðaralagi bætt við til að auka ljóslokun enn frekar, leiðbeina ljósgeisluninni sem myndast á virka svæðinu að losunaryfirborðinu og þar með bæta samsetningu skilvirkni ljósleiðarans. Annar endinn á virka laginu er húðaður með há-endurskinsfilmu og hinn endinn með andvarpsfilmu til að ná einstefnuljósgeislun. Í átt sem er hornrétt á mótaplanið er frávikshornið um það bil 30 gráður, sem sýnir meiri úttakstengi skilvirkni en yfirborðsgeislandi LED.
Mynd 3-12 sýnir uppbyggingu ljósdíóða sem gefur frá sér brún
LED rekstrareiginleikar
(1) Litrófseiginleikar: Litrófslínubreiddin ΔA ljósdíóða er miklu breiðari en leysir. Losunarróf InGaAsP LED er sýnt á mynd 3-13.
Mynd 3-13 Losunarróf InGaAsP LED
Þar sem ljósdíóða skortir sjónrænt resonant hola til að velja bylgjulengdir, er litróf þeirra fyrst og fremst byggt á sjálfsprottinni losun, sem leiðir til breiðrar litrófslínubreiddar. Bylgjulengdin sem samsvarar hámarksljósstyrknum á litrófsferilnum er kölluð útgeislunarhámarksbylgjulengdin λp, og bylgjulengdarmunurinn Δλ milli tveggja hálf-styrkleikapunktanna á litrófsferilnum er kallaður LED litrófslínubreidd (eða einfaldlega litrófsbreidd), sem er magn sem tengist hitastigi T og bylgjulengd.
Í formúlunni er c ljóshraði í lofttæmi; h er fasti Plancks, h=6.625 × 10⁻³⁴ J·s; og k er fasti Boltzmanns, k=1.38 × 10⁻ J/K.
Eins og sjá má af jöfnu (3-10) eykst litrófsbreiddin með aukningu geislunarbylgjulengdarinnar λ samkvæmt λ². Almennt er litrófsbreidd stuttra-bylgjulengdar (GaAlAs-GaAs) ljósdíóða 10~50nm, og litrófsbreidd langra-bylgjulengdar (InGaAsP-InP) ljósdíóða er 50~120nm.
Litrófsbreiddin eykst með auknum styrk lyfjanotkunar virka lagsins. Yfirborðs-ljósdíóðir eru almennt mjög dópaðir, en brún-ljósdíóðir eru lítillega dópaðir; þess vegna hafa yfirborðs-ljósdíóðir breiðari litrófsbreidd. Ennfremur færir mikil lyfjanotkun losunarbylgjulengdina í átt að lengri bylgjulengdum. Að auki valda hitabreytingum og breytileika í dreifingu burðarorku einnig breytingum á litrófsbreidd.
(2) Einkenni ljósafl úttaks P-I eiginleiki ljósdíóða vísar til sambandsins á milli sjónafls úttaks og innspýtingarstraums, eins og sýnt er á mynd 3-14. Eins og sést á mynd 3-14 hafa yfirborðs-geislatæki meiri kraft, en eru viðkvæm fyrir mettun við mikla inndælingarstrauma; en brún{10}}geislatæki hafa tiltölulega minna afl. Almennt talað, undir sama innspýtingarstraumi, er sjónaflið frá yfirborðs-ljósdíóða sem gefur frá sér yfirborð 2,5 til 3 sinnum meira en ljósdíóða sem gefur frá sér brún. Þetta er vegna þess að ljósdíóða sem gefur frá sér brún eru háð meiri frásog og endursamsetningu viðmóts.
Mynd 3-14 PI eiginleikar LED
(3) Hitaeinkenni Þar sem LED eru þröskuldlaus tæki, hafa þau góða hitaeiginleika og þurfa ekki hitastýringarrásir.
(4) Tengingarvirkni Við venjulegar notkunaraðstæður er rekstrarstraumur LED 50-150mA og úttaksaflið er nokkur millivött. Vegna þess að frávikshorn geislans sem LED gefur frá sér er stórt, er tengingarvirkni við ljósleiðara lítil og kraftur trefjarins er miklu minni. Það er yfirleitt aðeins hentugur fyrir skammtímasendingar.
(5) Mótunareiginleikar: LED hafa lága mótunartíðni. Við venjulegar notkunaraðstæður er stöðvunartíðni ljósdíóða sem gefa frá sér yfirborð- 20-30MHz og stöðvunartíðni ljósdíóða sem gefa frá sér brún er 100-150MHz, aðallega vegna takmörkunar á líftíma flutningsaðila.
Samanburður á leysum (LD) og LED
Í samanburði við ljósdíóða (LD), hafa LED lægra úttaksstyrk, breiðari litrófslínubreidd og lægri mótunartíðni. Hins vegar bjóða LED upp á stöðugan árangur, langan líftíma, auðvelda notkun, breitt línulegt svið af framleiðsla og eru einfaldari í framleiðslu og ódýrari.
Ljósdíóðir eru venjulega tengdir ljósleiðara með fjölstillingu fyrir litla-afkastagetu, stutta-sjónsamskiptakerfi með bylgjulengd 1,31μm eða 0,85μm.
Laser díóða (LD) eru venjulega tengd við einfalda-ham trefjar fyrir há-afkastagetu, langa- sjónsamskiptakerfi á bylgjulengdum 1,31 μm eða 1,55 μm.
Dreifðir endurgjöf leysir (DFB-LDs) eru einnig fyrst og fremst tengdir einfaldri-ham trefjum eða sérhönnuðum einfaldri-ham trefjum fyrir ný há- ljósleiðarakerfi á bylgjulengd 1,55 μm, sem er helsta stefnan í þróun ljósleiðarasamskipta.
