Конструкция светодиодов

Различают два основных типа конструктивного исполнения светодиодов, обеспечивающих ввод излучения в оптические волокна малого диаметра: светодиоды с излучающей торцевой поверхностью и светодиоды с излучающей боковой гранью. В торцевых излучателях (рис. 6,а) излучающая область перехода ограничена слоем изолятора, а диаметр металлического контакта обычно составляет 15-100 мкм. Для уменьшения потерь поглощения и обеспечения плотного контакта излучающей поверхности с торцом волокна слои полупроводника, через которые проходит излучение, должны быть очень тонкими (10-15мкм).

При выводе через боковую грань (рис.6,б) излучение может быть сосредоточено в относительно направленном луче, что повышает эффективность связи светодиода с волокнами, имеющими малый приемный угол.

По аналогии с параметрами nвнутр и nвнеш можно определить квантовую эффективность nвол для системы источник-волокно, к общему числу носителей, прошедших через p-n-переход светодиода. Квантовая доля излучения, претерпев френелевское отражение на границе раздела воздух-волокно, способна пройти в волокно, а также от числовой апертуры и диаметра волокна.

Эффективность системы светоизлучающий диод-оптическое волокно может быть улучшена, если удастся уменьшить потери на френелевское отражение. Один из способов осуществления этого состоит в следующем. Диод соединяется с волокном клеем, имеющим коэффициент преломления na, близким по величине к коэффициенту преломления материала волокна. Кроме того, поверхность самого диода просветляется плёнкой толщиной в четверть длины волны. Эти меры могут дать увеличение квантовой эффективности системы источник-волокно на 50%.

В случае, если диаметр волокна превышает диаметр светодиода, помогает согласующая линза. Обнаружено, что использование волокна со сферическим концом, полученным в результате контролируемого оплавления, увеличивает коэффициент связи светодиода с волокном в 4 раза. При этом конец волокна выполняет роль линзы. Этот метод чувствителен к точности юстировки (выравнивания) светодиода и волокна.