Полупроводниковые излучатели света
В качестве излучателя света используются p-n переходы, конструктивно оформленные как двухэлектродные приборы - диоды из арсенида галлия или другого подходящего полупроводника. Если пропускать через такой диод ток, то происходит накопление электронов в области n (не путайте с показателем преломления n). Часть электронов преодолевает так называемый потенциальный барьер между областями n и p, что при их рекомбинации с дырками и порождает излучение света. Спектр света оказывается довольно широким и лежит в инфракрасной области. Такой свет довольно сильно поглощается световолоконным кабелем.
Чтобы свет мало поглощался оптическим кабелем, он должен быть близким к монохромному, т.е. иметь узкий спектр. В качестве источников такого света применяются полупроводниковые лазеры. Это те же диоды, но специальной конструкции (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Конструкция полупроводникового лазерного диода: 1 – полированные торцевые поверхности; 2 – p-область; 3 – n-область; 4 – электрические проводники; 5 – молибденовая пластина, покрытая слоем золота; 6 – область p-n перехода
Отличительной чертой лазерного диода является наличие резонатора, образованного торцами p-n-перехода. Резонатор усиливает оптическое излучение и делает его спектр намного (в тысячи раз) более узким. В результате излучение диода становится почти монохромным.
Однако такая конструкция лазерного диода сложна. Да и область, в которой электроны переходят с верхнего энергетического уровня на нижний, получается нечеткой. Гораздо лучше ситуация обстоит в специальных структурах из разнотипного полупроводника. Они называются гетероструктурами. В их создание огромный вклад внес наш академик Жорес Алферов, получивший за это Нобелевскую премию. Структура гетеролазерного диода показана на рис. 5. Здесь активный слой p-GaAs ограничен двумя широкозонными областями
p-GaAlAs и n-GaAlAs.
Применение двойной гетероструктуры позволило уменьшить пороговый ток лазерного излучения (до 1000 А/см2), увеличить к.п.д. лазерного диода и обеспечить создание диодов с непрерывной генерацией света (лазерные диоды рис. 5. обычно обеспечивают только импульсное издучение). Лазерное излучение диодов ДГС легко модулировать, просто изменяя ток через диод.
