Типы используемых источников включают светодиоды, лазеры, лазеры Фабри-Перо (FP), лазеры с распределенной обратной связью (DFB) и лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL). Все они преобразуют электрические сигналы в оптические, но в остальном представляют собой совершенно разные устройства. Все три представляют собой крошечные полупроводниковые устройства (чипы) размером с песчинку. Светодиоды и VCSEL изготавливаются на полупроводниковых пластинах таким образом, что они излучают свет с поверхности чипа, тогда как лазеры fp и DFB излучают со стороны чипа из лазерной полости, созданной в середине чипа.
Лазеры и светодиоды — совершенно разные устройства, как вы можете видеть на этой диаграмме их светоотдачи в зависимости от тока возбуждения. Светодиоды представляют собой простые излучатели, которые генерируют больше светоотдачи по мере увеличения тока возбуждения, пока более высокие токи не нагреют их, и их светоотдача уменьшится, ограничивая общую выходную мощность. Лазеры запускаются как светодиоды, генерируя больше света с большим током возбуждения, но свет ограничен небольшими участками полупроводникового чипа, называемыми лазерной полостью, горизонтально внутри чипа для большинства лазеров и вертикально в VCSEL. Как и все лазеры, однажды внутри резонатора лазера генерируется определенное количество света, устройство становится «лазером» — аббревиатура от «усиления света за счет вынужденного излучения». Как только устройство достигает определенного уровня тока, оно проходит лазерный порог, и светоотдача становится намного выше при небольшом увеличении тока.
Кривые LI помогают показать, почему лазеры имеют более широкую полосу пропускания, чем светодиоды. Светодиоды модулируются в более высоких диапазонах тока для включения и выключения светового потока. Лазеры смещаются на пороге, а затем модулируются небольшими изменениями тока, чтобы получить большие изменения в светоотдаче. Меньший размер лазеров также облегчает и ускоряет их модуляцию. Обычно светодиоды ограничены каналами со скоростью несколько сотен мегабит в секунду, тогда как лазеры подходят для каналов со скоростью 25-50 гигабит в секунду при прямой модуляции. (Более высокая скорость передачи данных возможна при постоянно включенном лазере (CW) и его внешней модуляции.
Светодиоды имеют гораздо меньшую выходную мощность, чем лазеры, а их большая, расходящаяся диаграмма светового потока затрудняет их соединение с волокнами, что обычно ограничивает их использование с многомодовыми волокнами. Светодиоды имеют гораздо меньшую полосу пропускания, чем лазеры, и ограничены системами, работающими на частоте до 250 МГц или около 200 Мбит/с.
Лазеры имеют меньшую светоотдачу и более плотную светоотдачу и легко подключаются к одномодовым волокнам, что делает их идеальными для высокоскоростных соединений на большие расстояния. Лазеры обладают очень высокой пропускной способностью, наиболее полезная полоса пропускания значительно превышает 10 ГГц или 10 Гбит/с.
VCSEL — странное устройство. Они используют приемы изготовления полупроводников, чтобы создать вертикальный лазерный резонатор в чипе, чтобы свет шел сверху, что упрощает соединение с волокном. Но структура устройства пригодна только для источников длиной ~850 нм — длины волны, используемой для многомодового волокна.
Из-за методов изготовления светодиоды и VCSEL дешевы в производстве. Лазеры дороже, потому что создать лазерный резонатор внутри устройства сложнее. Чип необходимо отделить от полупроводниковой пластины и нанести покрытие на каждый конец, прежде чем лазер можно будет даже протестировать, чтобы убедиться, что он исправен.
Сравнение спектрального выхода светодиода и VCSEL с центральной длиной волны около 850 нм.
Еще одно большое различие между светодиодами и обоими типами лазеров — это спектральный выходной сигнал. Светодиоды имеют очень широкий спектральный выходной сигнал, что приводит к тому, что они страдают от хроматической дисперсии в волокне, в то время как лазеры имеют узкий спектральный выходной сигнал, который страдает от очень незначительной хроматической дисперсии. В многомодовом волокне полоса пропускания светодиодов сильно ограничена хроматической дисперсией из-за большой ширины спектра (свет с более длинными волнами распространяется быстрее, чем свет с более короткими волнами, вызывая дисперсию). Это добавляет преимущества VCSEL для сетей с более высокой скоростью.
Добро пожаловать, свяжитесь с нами для получения более подробной информации:
Whatsapp/Skype/Wechat: 0086 181 5840 0345
Email: info@brandnew-china.com