В табл. 5.3 приведены типовые параметры полупроводниковых источников света.

Приведенный анализ показывает, что по­лупроводниковые источники излучения отве­чают большинству требований, предъявляе­мых к таким приборам в световодных систе­мах связи и световодных измерительных сис­темах. Светоизлучающие диоды являются наиболее подходящими источниками для ам­плитудных ВОЛС и низкоскоростных систем передачи информации с использованием мно­гомодовых волоконных световодов. Пример­ные представления о границе перехода от ис­пользования СИД к использованию лазеров в системах на многомодовых волокнах дают графики зависимостей длины ретрансляцион­ного участка от скорости передачи информа­ции при использовании этих излучателей (рис. 5.23).

Зависимость длины регенерационного участка L от скорости передачи информации N для ступенчатого световода с затуханием 5 дБ/км для X = 0,85 мкм; 1 — для лазерного диода (спад характеристики на участке ВС обусловлен межмодовой дисперсией); 2 — для СИД (спад характеристики на участке EF обусловлен широким спектром диода, на участке FG — дополнительно — спадом частотной характеристики).

Параметры некоторых лазеров и оптических модулей приведены в табл. 5.4 и 5.5.

Сравнив полупроводниковые лазеры с другими типами лазеров, можно выделить сле­дующие достоинства полупроводниковых лазеров:

- малые массогабаритные показатели и большое оптическое усиление (кл « 103... 104 см-1); высокий кпд;

- простота накачки лазера: инжекция не требует высоких питающих напряжений и мощностей;

- высокое быстродействие;

- возможность генерации излучения заданной длина волны в широком диапазоне, что достигается выбором полупроводника с необходимой шириной запрещенной зоны;

- технологическая и эксплуатационная совместимость с элементами интегральной оптики. В табл. 5.6 приведены основные параметры применяемых лазеров.

Но современным полупроводниковым лазерам присущи и недостатки:

- относительно низкие параметры когерентности излучения (АЯУЯ. тах и 0р), что объясня­ется высокой плотностью активного вещества, малой длиной резонатора и малой вы­ходной апертурой;

- низкая долговечность, равная для промышленных образцов (102...103) ч; в то же вре­мя теоретические расчеты показывают, что долговечность инжекционных лазеров мо­жет быть выше 105 ч.

Снижение долговечности реальных приборов прежде всего связывается с постепенной деградацией (старением) полупроводникового лазера. Деградация стимулируется высокими плотностями тока, а также потоков оптической и тепловой мощности, которые характерны для работы полупроводниковых лазеров.

Основным деградационным эффектом является увеличение концентрации безызлуча - тельных центров в активной области за счет внедрения атомов неконтролируемых примесей и образования новых дефектов. Кроме того, имеет место снижение активности излучатель- ных центров и возрастание поверхностной рекомбинации.

Тесты

5.1. Используя рис. 1, укажите в конструкции твердотельного лазера номер, указывающий на стержень ак­тивного вещества

5.2. Используя рис. 1, укажите в конструкции твердотельного лазера номер, указывающий на инфра­красный светодиод.

5.3. Используя рис. 2, укажите номер, указывающий на металл.

5.4. Используя рис. 2, укажите номер, указывающий на активную область.

5.5. Используя рис. 3, укажите в полупроводниковом лазере с гетероструктурой номер, указывающий на металл.

5.6. Используя рис. 3, укажите в полупроводниковом лазере с гетероструктурой номер, указывающий на подложку.

5.7. Используя рис. 4, укажите на ватт-амперной характеристике инжекционного лазера, номер, соот­ветствующий низкой температуре.

5.8. Используя рис. 3, укажите в лазере, номер соответствующий активной области.

5.9. Используя рис. 4, укажите на ватт-амперной характеристике инжекционного лазера, номер, соот­ветствующий высокой температуре.

5.10. Какие два условия необходимо выполнить для возникновения лазерной генерации:

А) баланс фаз;

Б) баланс амплитуд;

В) использование элемента накачки;

Г) использование оптического резонатора?