کاملترین فایل دانلود مقاله کامل درباره مولدهای نوری و کاربرد آنها

مولدهای نوری و کاربرد آنها قدرت نوری خروجی انواع دیودهای نور گسیل دیود نور گسیل مسطح دیود گنبدی شكل آشكارسازهای نوری

دسته بندی: برق

فرمت فایل: doc

تعداد صفحات: 41

حجم فایل: 51 کیلو بایت

هر اتم از یك باند ظرفیت و یك باند هدایت تشكیل شده است. بعد از باند ظرفیت اتم، باند هدایت قرار گرفته است كه در حالت عادی خالی است. الكترونهای باند ظرفیت با گرفتن انرژی كافی به ممانه هدایت رفته یك جفت الكترون حفره ایجاد می‌كنند. حال اگر الكترونها در معرض تغییرات انرژی كافی در اثر بایار مناسب قرار گیرند. الكترونها دوباره از باند ممنوعه پرش كرده و به باند مجاور می رود و هنگام این پرش از باند ممنوعه مقداری انرژی از دست می دهند و این اتلاف انرژی همراه با تشعشع به همراه مقداری انرژی مشخص است. این مكانیزم مدارهای نوری مورد استفاده قرار می گیرد.

2-1- مولدهای نوری

دو نوع ابزار مولد نور مورد استفاده قرار می گیرند كه LEDها و لیزرها هستند. LEDها و لیزرها دو تفاوت اساسی دارند.

1- LED یك ابزار نیمه هادی است كه با استفاده از یك فرآیند تبدیل توان به شكل جریان ورودی و فوتون خروجی، نور ساطع می كند در حالیكه لیزر یك ابزار مولد تشدید در حفره است كه ممكن است به عنوان واسطه فعال خود، از یك گاز، یك مایع یا یك جسم جامد استفاده كند و به عنوان محصول فرآ‌یند افزایش شار فوتونی نور ساطع نماید.

2- LED نوری با باند عریض ساطع می كند كه در آن فوتونها مستقیماً وابسته به فاز نیستند در حالیكه لیزر یك نوع نوری با باند باریك ساطع می كند كه در آن فوتونهای تابشی یا فوتونهای مولد همفازند و به همین جهت نور laser برخلاف LED می تواند در یك نقطه دور و بسیار كوچك متمركز شود و در نتیجه در محل تمركز نور چگالی توان بسیار بالایی داشته باشد.

در حال حاضر دیودهای نور گسیل نسبت به laser دارای اشكالات بیشتری است از جمله:

الف- قدرت نوی پایین تر

ب- پهنای باند مدولاسیون نسبتاً كوچكی دارند (كمتر از MHZ50)

ج- انحراف هارمونیكی دارند

با وجود اشكالات فوق دیودهای نور گسیل مزایایی دارند كه كا ربرد آنها را در مخابرات نوری بسیار برجسته كرده است كه عبارتند از:

الف- ساخت ساده تر در آن هیچ تراش منعكس كننده ای وجود ندارد و در بعضی از انواع ساختاری آن Striped Geometry وجود ندارد.

ب- هزینه كمتر بخاطر ساختار ساده تر

ج- وابستگی دمایی كمتر آن. مشخصات خروجی نور در مقابل جریان آن نسبت به مشخصات لیزر كمتر تحت تاثیر قرار می گیرد و مسائل مربوط به پایداری جریان آستانه و جبران حرارتی را ندارد.

د- خطی بودن. یك دیود نور گسیل دارای خروجی نوری خطی در قبال مشخصات جریان می باشد (برخلاف لیزر اتصالی) كه این امر در مواردی كه مدولاسیون آنالوگ مورد نظر است، سودمند است.

3-1- كارایی دیودهای نور گسیل

عدم وجود تقویت نوری از طریق نشر تحریك شده در دیود نور گسیل، سبب محدود شدن كارائی كمی درونی دیود (نسبت فوتونهای تولید شده به الكترونهای تزریق شده) می گردد. تكیه بر نشر خودبخودی، بدلیل وجود نقص ها و ناخالصی ها اجازه جا گرفتن تركیبات مجدد غیر تابشی را درون ساختار می دهد و در نتیجه در بهترین حالت، كارایی داخل 50% را برای دستگاههای ساده ای با اتصال Homojvnetion را می دهد اگرچه كارایی كمی درونی می تواند بطور نسبی بالا باشد، ولی شكل نامبرده برای دیود نور گسیلی كه از طریق یك سطح مسطح منتشر می شود ضرورتاً به صورت Lambertion می باشد چرا كه تشعشع سطحی قدرت تابیده شده از یك فضای واحد به یك زاویه سه بعدی در تمام جهات ثابت می باشد. توزیع شدت Lambertion در شكل 1-1 نشان داده شده است. J0 شدت ماكزیمم بر سطح مسطح عمودی می باشد ولی به طرفین كاهش می یابد (متناسب با كسینوس زاویه تصویر 5) این مساله بهره قدرت خروجی را به میزان چند درصد كاهش می دهد.

بهره قدرت خروجی ، به عنوان نسبت قدرت نوری منتشر شده خروجی Pe، به قدرت الكتریكی تامین شده برای دستگاه، P، می باشد كه می توان آن را بصورت زیر نوشت:

شكل

همچنین قدرت نوری منتشر شده (Pe) به درون محیطی با مشخصه انكسار پایین، n، از سطح یك دیود نور گسیل مسطح ساخته شده از موادی با مشخصه انكسار nx، تقریباً بصورت زیر داده می شود:

كه در این رابطه Pint قدرت تولید شده داخلی و F فاكتور انتقال از سطح مشترك نیمه هادی- خروجی، می باشد. از این رو تخمین زدن درصد قدرت نوری منتشر شده، ممكن می باشد.

موقعی كه خروجی نور به یك فیبر متصل می گردد، اتلاف بیشتری به وجود می‌آید. اگر برای فیبری با مشخصه پله ای فرض شود كه تمام نور به انتهای فیبر، درون زاویه قابل قبول تزویج می شود، در محیط هوا معادله زیر برقرار می گردد. یعنی زاویه با مقدار NA­ (روزنه عددی) برابر خواهد بود.

نور در زوایایی بزرگتر از تزویج نخواهد شد. برای یك منبع Lambertion شدت تابش در یك زاویه ، بصورت زیر داده كه در شكل 1-1 نشان داده می شود (I0 شدت تابش در راستای خط می باشد).

منبعی كه از هسته فیبر كوچكتر باشد و در مجاورت و نزدیكی آن قرار گیرد، ضریب تزویج آن بصورت زیر برحسب مختصات استوانه ای داده می شود.

41 صفحه فایل Word

جعبه دانلود

برای خرید و دانلود فایل روی دکمه زیر کلیک کنید
دریافت فایل

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *