सुपरल्यूमिनसेंट डायोड: Difference between revisions
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{{Short description|Optoelectronics component}} | {{Short description|Optoelectronics component}} | ||
एक [[अतिगणितता]] डायोड (स्लेज या एसएलडी) एज- | एक [[अतिगणितता]] डायोड (स्लेज या एसएलडी) एज-उत्सर्जक [[सेमीकंडक्टर|अर्धचालक]] प्रकाश स्रोत है जो सुपरलुमिनेसेंस पर आधारित है। यह पारंपरिक [[प्रकाश उत्सर्जक डायोड]] की कम सुसंगतता के साथ [[लेज़र डायोड]] की उच्च शक्ति और प्रकाश को जोड़ती है। इसका उत्सर्जन ऑप्टिकल बैंडविड्थ, जिसे आधे अधिकतम पर पूर्ण-चौड़ाई के रूप में भी वर्णित किया गया है, जिसका मान 5 से 750 एनएम तक हो सकता है।<ref>{{Cite journal|last=Ooi|first=B. S.|last2=Cha|first2=D.|last3=Ng|first3=T. K.|last4=Majid|first4=M. A.|last5=Khan|first5=M. Z. M.|date=2013-10-01|title=Simultaneous quantum dash-well emission in a chirped dash-in-well superluminescent diode with spectral bandwidth >700 nm|journal=Optics Letters|language=EN|volume=38|issue=19|pages=3720–3723|doi=10.1364/OL.38.003720|pmid=24081035|issn=1539-4794|hdl=10754/312253|hdl-access=free}}</ref> | ||
== इतिहास == | == इतिहास == | ||
कुरबाटोव ईटी ऐल द्वारा पहली बार सुपरल्यूमिनसेंट डायोड की सूचना दी गई थी। | कुरबाटोव ईटी ऐल द्वारा पहली बार 1971 में सुपरल्यूमिनसेंट डायोड की सूचना दी गई थी।<ref>{{Cite web|url=https://www.researchgate.net/publication/284509143|title=Investigation of superluminescence emitted by a gallium arsenide diode|website=ResearchGate|language=en|access-date=2019-01-20}}</ref><ref name=":0">{{Cite journal|last=Miller|first=S. E.|last2=Li|first2=Tingye|last3=Marcatili|first3=E. A. J.|date=1973|title=Part II: Devices and systems considerations|journal=Proceedings of the IEEE|volume=61|issue=12|pages=1726–1751|doi=10.1109/PROC.1973.9362|issn=0018-9219}}</ref> <ref>{{Cite journal|last=Lee|first=Tien-Pei|last2=Burrus|first2=C.|last3=Miller|first3=B.|date=1973|title=A stripe-geometry double-heterostructure amplified-spontaneous-emission (superluminescent) diode|journal=IEEE Journal of Quantum Electronics|volume=9|issue=8|pages=820–828|doi=10.1109/JQE.1973.1077738|issn=0018-9197}}</ref><ref name=":0" /> ली बूरस, मिलर (1973) और डॉ जेरार्ड ए अल्फोंस (1986) द्वारा आरसीए प्रयोगशाला (अब [[एसआरआई इंटरनेशनल]]) में, नोबल डिजाइन का आविष्कार किया, जो उच्च शक्ति सुपरल्यूमिनसेंट डायोड को सक्षम करता है।<ref>{{Cite journal|last=Alphonse|first=G. A.|last2=Gilbert|first2=D. B.|last3=Harvey|first3=M. G.|last4=Ettenberg|first4=M.|date=1988|title=High-power superluminescent diodes|journal=IEEE Journal of Quantum Electronics|volume=24|issue=12|pages=2454–2457|doi=10.1109/3.14376|issn=0018-9197}}</ref> इस प्रकाश स्रोत को [[फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप]] की अगली पीढ़ियों में प्रमुख घटक के रूप में विकसित किया गया था, [[चिकित्सीय इमेजिंग]] के लिए [[ऑप्टिकल कोहरेन्स टोमोग्राफी]], और [[फाइबर-ऑप्टिक संचार]] के लिए अनुप्रयोगों के साथ बाहरी गुहा ट्यून करने योग्य [[लेज़रों]] का उपयोग किया गया था। 1989 में प्रौद्योगिकी को [[कनाडा]] में जीई-आरसीए में स्थानांतरित कर दिया गया, जो ईजी एंड जी का प्रभाग बन गया। सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश उत्सर्जक डायोड को कभी-कभी सुपरल्यूमिनसेंट डायोड, सुपरलुमिनेसेंस डायोड या सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश-उत्सर्जक डायोड भी कहा जाता है। | ||
== ऑपरेशन के सिद्धांत == | == ऑपरेशन के सिद्धांत == | ||
एक सुपरल्यूमिनसेंट | एक सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश उत्सर्जक डायोड, लेजर डायोड के समान है, यह विद्युत चालित [[पी-एन जंक्शन]] पर आधारित है, जब आगे की दिशा में पक्षपाती, वैकल्पिक रूप से सक्रिय हो जाता है और [[तरंग दैर्ध्य]] की विस्तृत श्रृंखला पर [[प्रवर्धित सहज उत्सर्जन]] उत्पन्न करता है। शिखर तरंग दैर्ध्य और स्लेज की तीव्रता सक्रिय सामग्री संरचना और इंजेक्शन धारा स्तर पर निर्भर करती है। स्लेज को [[वेवगाइड]] के साथ उत्पन्न सहज उत्सर्जन के लिए उच्च एकल पास प्रवर्धन के लिए डिज़ाइन किया गया है, किन्तु लेजर डायोड के विपरीत, लेज़िंग विधि को प्राप्त करने के लिए अपर्याप्त प्रतिक्रिया के लिए डिजाइन नहीं किया गया है। यह झुका हुआ वेवगाइड और एंटी-रिफ्लेक्शन लेपित (एआरसी) पहलुओं की संयुक्त कार्रवाई के माध्यम से बहुत सफलतापूर्वक प्राप्त किया जाता है। | ||
[[Image:SLED LD.svg|thumb|ए) मल्टीमोड फैब्री-पेरोट लेजर के ऑप्टिकल उत्सर्जन स्पेक्ट्रम में पहलू प्रतिक्रिया और तरंग दैर्ध्य प्रतिध्वनि;बी) सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश उत्सर्जक डायोड का पावर स्पेक्ट्रल घनत्व।]]जब विद्युत फॉरवर्ड वोल्टेज लागू किया जाता है, तो स्लेज के सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्शन | [[Image:SLED LD.svg|thumb|ए) मल्टीमोड फैब्री-पेरोट लेजर के ऑप्टिकल उत्सर्जन स्पेक्ट्रम में पहलू प्रतिक्रिया और तरंग दैर्ध्य प्रतिध्वनि;बी) सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश उत्सर्जक डायोड का पावर स्पेक्ट्रल घनत्व।]]जब विद्युत फॉरवर्ड वोल्टेज लागू किया जाता है, तो स्लेज के सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्शन धारा उत्पन्न होता है। अधिकांश अर्धचालक उपकरणों की तरह, स्लेज में धनात्मक ([[पी-प्रकार सेमीकंडक्टर|पी-प्रकार अर्धचालक]] या पी-डोपेड) अनुभाग और ऋणात्मक ([[एन-प्रकार सेमीकंडक्टर|एन-प्रकार अर्धचालक]] या एन-डोपेड) अनुभाग होता है। [[विद्युत प्रवाह]] पी-सेक्शन से एन-सेक्शन और सक्रिय क्षेत्र में प्रवाहित होगा जो कि पी- और एन-सेक्शन के बीच में सैंडविच है। इस प्रक्रिया के समय, प्रकाश धनात्मक [[इलेक्ट्रॉन]] छेद के सहज और यादृच्छिक पुनर्संयोजन के माध्यम से उत्पन्न होता है। | ||
इस प्रकार स्लेज के अर्धचालक सामग्री के पीएन-जंक्शन को इस प्रकार डिज़ाइन किया गया है कि इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों में विभिन्न ऊर्जाओं के साथ संभावित स्थितियों ([[इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना]]) की भीड़ की सुविधा होती है। इसलिए [[इलेक्ट्रॉन होल]] छेद का पुनर्संयोजन ऑप्टिकल [[आवृत्ति]] की विस्तृत श्रृंखला अर्थात ब्रॉडबैंड प्रकाश के साथ प्रकाश उत्पन्न करता है। | |||
एक आदर्श स्लेज के आउटपुट पावर प्रदर्शन को साधारण मॉडल के साथ वर्णित किया जा सकता है, न कि वर्णक्रमीय प्रभावों को ध्यान में रखते हुए और पहलुओं से वाहक घनत्व और शून्य प्रतिबिंबों के समान वितरण पर विचार किया जा सकता है। | एक आदर्श स्लेज के आउटपुट पावर प्रदर्शन को साधारण मॉडल के साथ वर्णित किया जा सकता है, न कि वर्णक्रमीय प्रभावों को ध्यान में रखते हुए और पहलुओं से वाहक घनत्व और शून्य प्रतिबिंबों के समान वितरण पर विचार किया जा सकता है। | ||
<math>P_{out} = \frac{h}{c} \cdot \nu \cdot \Pi \cdot R_{sp}\frac{\exp[(g-\alpha)L]-1}{g-\alpha}</math> | <math>P_{out} = \frac{h}{c} \cdot \nu \cdot \Pi \cdot R_{sp}\frac{\exp[(g-\alpha)L]-1}{g-\alpha}</math> | ||
तो आउटपुट पावर सहज रूप से सहज उत्सर्जन दर पर और ऑप्टिकल लाभ पर तेजी से निर्भर करता | जहां h प्लैंक स्थिरांक है, ν ऑप्टिकल आवृत्ति is अनुप्रस्थ मोड का आकार, R<sub>sp</sub> निर्देशित मोड में सहज उत्सर्जन, g मोडल [[लाभ (लेजर)]], α गैर-रिमेनेंट ऑप्टिकल नुकसान, L सक्रिय चैनल की लंबाई और c प्रकाश की गति हैं। | ||
तो आउटपुट पावर सहज रूप से सहज उत्सर्जन दर पर और ऑप्टिकल लाभ पर तेजी से निर्भर करता है। स्पष्ट रूप से उच्च ऑप्टिकल आउटपुट पावर प्राप्त करने के लिए उच्च मोडल लाभ की आवश्यकता होती है। | |||
== मुख्य विशेषताएं == | == मुख्य विशेषताएं == | ||
=== | === धारा पर शक्ति की निर्भरता === | ||
[[Image:Optical power versus injected current for a SLED.svg|thumb|फाइबर-युग्मित ऑप्टिकल पावर की विशिष्ट निर्भरता बनाम 1550 & nbsp के केंद्रीय तरंग दैर्ध्य के साथ स्लेज मॉड्यूल के लिए इंजेक्टेड करंट; एनएम, 60 & nbsp का 3-DB बैंडविड्थ; एनएम और 1.5 & nbsp की विशिष्ट आउटपुट पावर 20 ° C पर MW।]]एक स्लेज द्वारा उत्सर्जित कुल ऑप्टिकल शक्ति ड्राइव करंट पर निर्भर करती है।लेजर डायोड के विपरीत, आउटपुट तीव्रता तेज सीमा का प्रदर्शन नहीं करती है, किन्तु यह धीरे -धीरे | [[Image:Optical power versus injected current for a SLED.svg|thumb|फाइबर-युग्मित ऑप्टिकल पावर की विशिष्ट निर्भरता बनाम 1550 & nbsp के केंद्रीय तरंग दैर्ध्य के साथ स्लेज मॉड्यूल के लिए इंजेक्टेड करंट; एनएम, 60 & nbsp का 3-DB बैंडविड्थ; एनएम और 1.5 & nbsp की विशिष्ट आउटपुट पावर 20 ° C पर MW।]]'''एक स्लेज द्वारा उत्सर्जित कुल ऑप्टिकल शक्ति ड्राइव करंट पर निर्भर करती है।लेजर डायोड के विपरीत, आउटपुट तीव्रता तेज''' सीमा का प्रदर्शन नहीं करती है, किन्तु यह धीरे -धीरे धारा के साथ बढ़ जाती है।शक्ति बनाम धारा वक्र में नरम घुटने सहज उत्सर्जन (सतह उत्सर्जक एल ई डी के लिए विशिष्ट) द्वारा वर्चस्व वाले शासन के बीच संक्रमण को परिभाषित करता है और जो प्रवर्धित सहज उत्सर्जन (अर्थात सुपरल्यूमिनेसेंस) द्वारा हावी है।यहां तक कि यदि आउटपुट पावर सहज उत्सर्जन पर आधारित है, तो यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रवर्धन तंत्र उत्सर्जित प्रकाश के [[ध्रुवीकरण]] (तरंगों) को तरह से प्रभावित करता है जो स्लेज संरचना और परिचालन स्थितियों से संबंधित है। | ||
करंट का अधिकतम मूल्य जो उपकरण के सुरक्षित संचालन की अनुमति देता है, वह मॉडल पर निर्भर करता है और 70 & nbsp; Ma (कम पावर स्लेज के लिए) और 500 & nbsp; सबसे शक्तिशाली उपकरणों के लिए MA। | करंट का अधिकतम मूल्य जो उपकरण के सुरक्षित संचालन की अनुमति देता है, वह मॉडल पर निर्भर करता है और 70 & nbsp; Ma (कम पावर स्लेज के लिए) और 500 & nbsp; सबसे शक्तिशाली उपकरणों के लिए MA। | ||
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=== ध्रुवीकरण === | === ध्रुवीकरण === | ||
जैसा कि ऊपर वर्णित है, सुपरल्यूमिनसेंट | जैसा कि ऊपर वर्णित है, सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश उत्सर्जक डायोड पीढ़ी पर आधारित होते हैं और अर्धचालक वेवगाइड में सहज उत्सर्जन के प्रवर्धन पर होते हैं।स्लेज चिप के लिए उपयोग की जाने वाली संरचना और सामग्री संरचना उस लाभ को प्रभावित करती है जो प्रसार के समय विकिरण अनुभव और विद्युत क्षेत्र (ध्रुवीकरण (तरंगों) निर्भर लाभ) के विभिन्न झुकावों के लिए विभिन्न प्रवर्धन कारकों को जन्म देती है।1300 और 1400 & nbsp की तरंग दैर्ध्य रेंज में काम करने वाले स्लेड्स ज्यादातर थोक सामग्री और चिप संरचना पर आधारित होते हैं, जो लाभ के कम ध्रुवीकरण निर्भरता की विशेषता है।इसके विपरीत, 1550 और 1620 & nbsp में काम करने वाले उपकरण; एनएम रेंज ज्यादातर [[क्वांटम वेल]] (QW) सक्रिय क्षेत्र का उपयोग करते हैं जिसमें मजबूत ध्रुवीकरण-निर्भर लाभ होता है।स्लेज चिप्स द्वारा उत्सर्जित ऑप्टिकल क्षेत्र, अनपेक्षित सहज उत्सर्जन और प्रवर्धित विकिरण का संयोजन होने के नाते, इसलिए कुछ डिग्री ध्रुवीकरण (डीओपी) है। | ||
एक उपयोगी मात्रा जो स्लेज उत्सर्जन की ध्रुवीकरण विशेषताओं का वर्णन करती है, वह है ध्रुवीकरण विलुप्त होने का अनुपात (प्रति)। यह घूर्णन रैखिक ध्रुवीकरण के बाद मापी गई अधिकतम और न्यूनतम तीव्रता के बीच का अनुपात है। | एक उपयोगी मात्रा जो स्लेज उत्सर्जन की ध्रुवीकरण विशेषताओं का वर्णन करती है, वह है ध्रुवीकरण विलुप्त होने का अनुपात (प्रति)। यह घूर्णन रैखिक ध्रुवीकरण के बाद मापी गई अधिकतम और न्यूनतम तीव्रता के बीच का अनुपात है। | ||
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=== सापेक्ष तीव्रता शोर (रिन) === | === सापेक्ष तीव्रता शोर (रिन) === | ||
अर्धचालक सक्रिय उपकरणों द्वारा उत्सर्जित ऑप्टिकल शक्ति हमेशा उतार -चढ़ाव (तीव्रता शोर) से प्रभावित होती है जो सहज उत्सर्जन से प्रेरित होती हैं।जब उत्सर्जित शक्ति को विस्तृत बैंडविड्थ [[वर्ग-कानून डिटेक्टर]] के साथ पाया जाता है, तो तीव्रता के शोर को | अर्धचालक सक्रिय उपकरणों द्वारा उत्सर्जित ऑप्टिकल शक्ति हमेशा उतार -चढ़ाव (तीव्रता शोर) से प्रभावित होती है जो सहज उत्सर्जन से प्रेरित होती हैं।जब उत्सर्जित शक्ति को विस्तृत बैंडविड्थ [[वर्ग-कानून डिटेक्टर]] के साथ पाया जाता है, तो तीव्रता के शोर को धारा उतार-चढ़ाव में बदल दिया जाएगा और मापा फोटोक्रेन्ट में निरंतर शब्द सम्मलित होगा, I<sub>0</sub>, माध्य ऑप्टिकल तीव्रता और समय पर निर्भर शब्द के लिए आनुपातिक, I<sub>n</sub> तीव्रता में उतार -चढ़ाव से संबंधित। | ||
फोटोक्यूरेंट में शोर शब्द के वर्णक्रमीय वितरण को रेडियो आवृत्ति (आरएफ) रेंज पर विद्युत स्पेक्ट्रम विश्लेषक के माध्यम से मापा जा सकता है जो कि उपयोग किए गए डिटेक्टर के विद्युत बैंडविड्थ द्वारा सीमित है।परिणामी शोर स्पेक्ट्रम सीधे ऑप्टिकल तीव्रता शोर से संबंधित है और सामान्य रूप से आरएफ आवृत्ति पर निर्भर करता है, <math>\omega</math>। | फोटोक्यूरेंट में शोर शब्द के वर्णक्रमीय वितरण को रेडियो आवृत्ति (आरएफ) रेंज पर विद्युत स्पेक्ट्रम विश्लेषक के माध्यम से मापा जा सकता है जो कि उपयोग किए गए डिटेक्टर के विद्युत बैंडविड्थ द्वारा सीमित है।परिणामी शोर स्पेक्ट्रम सीधे ऑप्टिकल तीव्रता शोर से संबंधित है और सामान्य रूप से आरएफ आवृत्ति पर निर्भर करता है, <math>\omega</math>। | ||
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इसलिए RIN शोर शक्ति और औसत शक्ति के बीच अनुपात का प्रतिनिधित्व करता है;उपयोग की जाने वाली माप इकाई DB/HZ है।DC से 500 & nbsp तक फैली आवृत्ति रेंज में स्लेड्स के लिए मापा जाने वाला विशिष्ट मान तालिका में रिपोर्ट किए गए हैं। | इसलिए RIN शोर शक्ति और औसत शक्ति के बीच अनुपात का प्रतिनिधित्व करता है;उपयोग की जाने वाली माप इकाई DB/HZ है।DC से 500 & nbsp तक फैली आवृत्ति रेंज में स्लेड्स के लिए मापा जाने वाला विशिष्ट मान तालिका में रिपोर्ट किए गए हैं। | ||
{| class="wikitable" style="text-align: center; cellpadding=4;" | {| class="wikitable" style="text-align: center; cellpadding=4;" | ||
|+ विभिन्न ड्राइविंग | |+ विभिन्न ड्राइविंग धारा स्तरों पर कई स्लेड मॉड्यूल के (dB/Hz) में सापेक्ष तीव्रता शोर के आंकड़े | ||
|- | |- | ||
! स्लेड केंद्र तरंग दैर्ध्य !! 100 मिलीऐम्पियर !! 150 मिलीऐम्पियर !! 200 मिलीऐम्पियर !! 300 मिलीऐम्पियर !! 400 मिलीऐम्पियर !! 500 मिलीऐम्पियर | ! स्लेड केंद्र तरंग दैर्ध्य !! 100 मिलीऐम्पियर !! 150 मिलीऐम्पियर !! 200 मिलीऐम्पियर !! 300 मिलीऐम्पियर !! 400 मिलीऐम्पियर !! 500 मिलीऐम्पियर | ||
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=== मॉड्यूलेशन विशेषताएँ === | === मॉड्यूलेशन विशेषताएँ === | ||
स्लेड्स की तीव्रता मॉड्यूलेशन को पूर्वाग्रह | स्लेड्स की तीव्रता मॉड्यूलेशन को पूर्वाग्रह धारा के प्रत्यक्ष मॉड्यूलेशन के माध्यम से आसानी से प्राप्त किया जा सकता है।स्लेड मॉड्यूल में अंदर प्रतिरोधों को समाप्त करना सम्मलित नहीं है, क्योंकि अपेक्षाकृत उच्च धाराओं में संचालन, प्रतिरोधक के गर्मी विघटन की भरपाई के लिए अत्यधिक शीतलन की आवश्यकता होगी।सबसे अच्छा प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए कुछ बाहरी नेटवर्क जो ड्राइवर एम्पलीफायर के बीच प्रतिबाधा बेमेल को कम करता है, जिसे सामान्यतः 50 ओम लोड की आवश्यकता होती है, और चिप (कुछ ओम) के कम प्रतिबाधा को बेहतर होगा।जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। , लगभग 1 ns की प्रतिक्रिया समय, 27 & nbsp; db और 3 & nbsp के विलुप्त होने वाले अनुपात; 200 & nbsp से अधिक db बैंडविड्थ्स; मेगाहर्ट्ज आसानी से प्राप्त किया जा सकता है। | ||
इसी तरह के परिणाम तितली पैक किए गए स्लेड्स के प्रत्यक्ष मॉड्यूलेशन के लिए भी प्राप्त किए जा सकते हैं जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। वैकल्पिक रूप से प्रेरित मॉड्यूलेशन चिप की उच्च गति मॉड्यूलेशन क्षमताओं का फायदा उठाने की अनुमति देता है जब वे पैकेज परजीवी से प्रभावित नहीं होते हैं;जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। एक 3 & nbsp; DB बैंडविड्थ 10 & nbsp से अधिक है; गीगाहर्टज् भी पैक किए गए स्लेड्स के लिए इस मामले में प्राप्त किया जा सकता है। | इसी तरह के परिणाम तितली पैक किए गए स्लेड्स के प्रत्यक्ष मॉड्यूलेशन के लिए भी प्राप्त किए जा सकते हैं जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। वैकल्पिक रूप से प्रेरित मॉड्यूलेशन चिप की उच्च गति मॉड्यूलेशन क्षमताओं का फायदा उठाने की अनुमति देता है जब वे पैकेज परजीवी से प्रभावित नहीं होते हैं;जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। एक 3 & nbsp; DB बैंडविड्थ 10 & nbsp से अधिक है; गीगाहर्टज् भी पैक किए गए स्लेड्स के लिए इस मामले में प्राप्त किया जा सकता है। | ||
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इसलिए यह स्वाभाविक है कि यहां तक कि कम मात्रा में बैक-रिफ्लेक्शन को स्लेज चिप के अंदर समान तरीके से प्रवर्धित किया जाता है, जिससे पीछे के पहलू पर कई दसियों मिलिवाट के ऑप्टिकल पावर स्तर का उत्पादन होता है, जो स्लेज उपकरण को नष्ट कर सकता है।स्लेज को बाहरी ऑप्टिकल प्रतिक्रिया के विरुद्ध सावधानीपूर्वक संरक्षित किया जाना चाहिए।यहां तक कि फीडबैक के छोटे स्तर समग्र उत्सर्जन बैंडविड्थ और आउटपुट पावर को कम कर सकते हैं, या कभी -कभी परजीवी लासिंग का नेतृत्व कर सकते हैं, जिससे उत्सर्जन स्पेक्ट्रम में संकीर्ण स्पाइक्स हो सकते हैं।कुछ उपकरण ऑप्टिकल प्रतिक्रिया से भी क्षतिग्रस्त हो सकते हैं।ध्यान दें कि लंबवत रूप से क्लीव्ड फाइबर अंत से फ्रेस्नेल प्रतिबिंब पहले से ही प्रतिक्रिया के स्तर से ऊपर है जिसे सहन किया जा सकता है।यदि वापस प्रतिबिंबों से बचा नहीं जा सकता है, तो ऑप्टिकल आइसोलेटर को सीधे स्लेज मॉड्यूल के पीछे स्थापित किया जाना चाहिए।आइसोलेटर स्लेज से फाइबर से कम सम्मिलन हानि और पीछे की दिशा में उच्च सम्मिलन हानि प्रदान करता है।चूंकि, कुछ घटक निर्माताओं के स्लेड्स बाजार में हैं, जो ऑप्टिकल बैक रिफ्लेक्शन के विरुद्ध उच्च मजबूती के साथ आंतरिक रूप से सुरक्षित डिजाइनों की विशेषता रखते हैं। | इसलिए यह स्वाभाविक है कि यहां तक कि कम मात्रा में बैक-रिफ्लेक्शन को स्लेज चिप के अंदर समान तरीके से प्रवर्धित किया जाता है, जिससे पीछे के पहलू पर कई दसियों मिलिवाट के ऑप्टिकल पावर स्तर का उत्पादन होता है, जो स्लेज उपकरण को नष्ट कर सकता है।स्लेज को बाहरी ऑप्टिकल प्रतिक्रिया के विरुद्ध सावधानीपूर्वक संरक्षित किया जाना चाहिए।यहां तक कि फीडबैक के छोटे स्तर समग्र उत्सर्जन बैंडविड्थ और आउटपुट पावर को कम कर सकते हैं, या कभी -कभी परजीवी लासिंग का नेतृत्व कर सकते हैं, जिससे उत्सर्जन स्पेक्ट्रम में संकीर्ण स्पाइक्स हो सकते हैं।कुछ उपकरण ऑप्टिकल प्रतिक्रिया से भी क्षतिग्रस्त हो सकते हैं।ध्यान दें कि लंबवत रूप से क्लीव्ड फाइबर अंत से फ्रेस्नेल प्रतिबिंब पहले से ही प्रतिक्रिया के स्तर से ऊपर है जिसे सहन किया जा सकता है।यदि वापस प्रतिबिंबों से बचा नहीं जा सकता है, तो ऑप्टिकल आइसोलेटर को सीधे स्लेज मॉड्यूल के पीछे स्थापित किया जाना चाहिए।आइसोलेटर स्लेज से फाइबर से कम सम्मिलन हानि और पीछे की दिशा में उच्च सम्मिलन हानि प्रदान करता है।चूंकि, कुछ घटक निर्माताओं के स्लेड्स बाजार में हैं, जो ऑप्टिकल बैक रिफ्लेक्शन के विरुद्ध उच्च मजबूती के साथ आंतरिक रूप से सुरक्षित डिजाइनों की विशेषता रखते हैं। | ||
लेजर डायोड के समान हद तक, सुपरल्यूमिनसेंट | लेजर डायोड के समान हद तक, सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश उत्सर्जक डायोड [[स्थिरविद्युत निर्वाह]] और [[वोल्टेज स्पाइक]] के लिए संवेदनशील होते हैं।बीमार-डिज़ाइन किए गए ड्राइवर इलेक्ट्रॉनिक्स से।स्लेज को संचालित करने के लिए धारा स्रोत का चयन करते समय, कम-शोर विनिर्देशों पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए।फिर से कुछ आपूर्तिकर्ता ड्राइवर इलेक्ट्रॉनिक्स की प्रस्तुत कर रहे हैं, विशेष रूप से ओर उच्च-शक्ति, कम-शोर की आवश्यकताओं को संभालने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और दूसरी ओर डिस्चार्ज और स्पाइक्स के विरुद्ध प्रकाश स्रोतों की रक्षा करते हैं।जब विनिर्देशों के भीतर सावधानी से और अच्छी तरह से संचालित किया जाता है, तो स्लेड्स आसानी से हजारों घंटे के ऑपरेशन के लिए रह सकते हैं। | ||
== स्लेड्स की उपलब्धता == | == स्लेड्स की उपलब्धता == | ||
उपर्युक्त अनुकूलित [[ऑप्टिकल गुहा]] डिजाइन के माध्यम से स्लेड्स उच्च आउटपुट पावर, बड़े बैंडविड्थ और कम अवशिष्ट वर्णक्रमीय तरंग का प्रदर्शन करते हैं, जिससे वे कई अनुप्रयोगों के लिए आदर्श प्रकाश स्रोत बन जाते हैं।एप्लिकेशन की आवश्यकताओं और विनिर्देशों के आधार पर, स्लेज उपकरण विभिन्न पैकेजों में उपलब्ध हैं या तरंग दैर्ध्य और बिजली के स्तर की विस्तृत श्रृंखला को कवर करने वाले कारकों में उपलब्ध हैं।पैकेजों में कूल्ड 14-पिन डुअल-इन-लाइन (DIL) और बटरफ्लाई (BTF) मॉड्यूल या कम लागत वाले अनक्लेड टोसा और TO-56 उपकरण सम्मलित हैं।स्लेड मॉड्यूल में उच्च तरंग दैर्ध्य रेंज (1100 & nbsp; एनएम से 1700 & nbsp; एनएम) के साथ-साथ [[गैलियम आर्सेनाइड]] (जीएएएस) आधारित उपकरण 630 से 1100 & NBSP; एनएम से संचालित होने वाले डिवाइसों में काम करने वाले सुपरल्यूमिनसेंट | उपर्युक्त अनुकूलित [[ऑप्टिकल गुहा]] डिजाइन के माध्यम से स्लेड्स उच्च आउटपुट पावर, बड़े बैंडविड्थ और कम अवशिष्ट वर्णक्रमीय तरंग का प्रदर्शन करते हैं, जिससे वे कई अनुप्रयोगों के लिए आदर्श प्रकाश स्रोत बन जाते हैं।एप्लिकेशन की आवश्यकताओं और विनिर्देशों के आधार पर, स्लेज उपकरण विभिन्न पैकेजों में उपलब्ध हैं या तरंग दैर्ध्य और बिजली के स्तर की विस्तृत श्रृंखला को कवर करने वाले कारकों में उपलब्ध हैं।पैकेजों में कूल्ड 14-पिन डुअल-इन-लाइन (DIL) और बटरफ्लाई (BTF) मॉड्यूल या कम लागत वाले अनक्लेड टोसा और TO-56 उपकरण सम्मलित हैं।स्लेड मॉड्यूल में उच्च तरंग दैर्ध्य रेंज (1100 & nbsp; एनएम से 1700 & nbsp; एनएम) के साथ-साथ [[गैलियम आर्सेनाइड]] (जीएएएस) आधारित उपकरण 630 से 1100 & NBSP; एनएम से संचालित होने वाले डिवाइसों में काम करने वाले सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश-उत्सर्जक डायोड आधारित [[भोला फॉस्फाइड]] (INP) आधारित सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश-उत्सर्जक डायोड सम्मलित हैं। [[गैलियम नाइट्राइड]] (GAN) आधारित डिजाइनों का उपयोग पराबैंगनी और नीली वर्णक्रमीय रेंज में स्लेड्स के लिए जमीन तोड़ रहा है। | ||
स्लेड्स कई आपूर्तिकर्ताओं से व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं, उदा।Denselight (सिंगापुर), एक्सालास (स्विट्जरलैंड), इनफेनिक्स (यूएस), सुपरलम (आयरलैंड), या थोरलैब्स क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स (यूएस)।प्रस्तुत किया गया उत्पाद पोर्टफोलियो आपूर्तिकर्ता से आपूर्तिकर्ता से तरंग दैर्ध्य, बिजली और बैंडविड्थ द्वारा आपूर्तिकर्ता से बहुत भिन्न होता है। अन्य उदाहरणों में 750 एनएम पर जीस Plex Elite 9000 SLD, और LD-PD INC SLDs 1480 एनएम और 1530 एनएम पर सम्मलित हैं। | स्लेड्स कई आपूर्तिकर्ताओं से व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं, उदा।Denselight (सिंगापुर), एक्सालास (स्विट्जरलैंड), इनफेनिक्स (यूएस), सुपरलम (आयरलैंड), या थोरलैब्स क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स (यूएस)।प्रस्तुत किया गया उत्पाद पोर्टफोलियो आपूर्तिकर्ता से आपूर्तिकर्ता से तरंग दैर्ध्य, बिजली और बैंडविड्थ द्वारा आपूर्तिकर्ता से बहुत भिन्न होता है। अन्य उदाहरणों में 750 एनएम पर जीस Plex Elite 9000 SLD, और LD-PD INC SLDs 1480 एनएम और 1530 एनएम पर सम्मलित हैं। | ||
Revision as of 09:38, 5 February 2023
एक अतिगणितता डायोड (स्लेज या एसएलडी) एज-उत्सर्जक अर्धचालक प्रकाश स्रोत है जो सुपरलुमिनेसेंस पर आधारित है। यह पारंपरिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड की कम सुसंगतता के साथ लेज़र डायोड की उच्च शक्ति और प्रकाश को जोड़ती है। इसका उत्सर्जन ऑप्टिकल बैंडविड्थ, जिसे आधे अधिकतम पर पूर्ण-चौड़ाई के रूप में भी वर्णित किया गया है, जिसका मान 5 से 750 एनएम तक हो सकता है।[1]
इतिहास
कुरबाटोव ईटी ऐल द्वारा पहली बार 1971 में सुपरल्यूमिनसेंट डायोड की सूचना दी गई थी।[2][3] [4][3] ली बूरस, मिलर (1973) और डॉ जेरार्ड ए अल्फोंस (1986) द्वारा आरसीए प्रयोगशाला (अब एसआरआई इंटरनेशनल) में, नोबल डिजाइन का आविष्कार किया, जो उच्च शक्ति सुपरल्यूमिनसेंट डायोड को सक्षम करता है।[5] इस प्रकाश स्रोत को फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप की अगली पीढ़ियों में प्रमुख घटक के रूप में विकसित किया गया था, चिकित्सीय इमेजिंग के लिए ऑप्टिकल कोहरेन्स टोमोग्राफी, और फाइबर-ऑप्टिक संचार के लिए अनुप्रयोगों के साथ बाहरी गुहा ट्यून करने योग्य लेज़रों का उपयोग किया गया था। 1989 में प्रौद्योगिकी को कनाडा में जीई-आरसीए में स्थानांतरित कर दिया गया, जो ईजी एंड जी का प्रभाग बन गया। सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश उत्सर्जक डायोड को कभी-कभी सुपरल्यूमिनसेंट डायोड, सुपरलुमिनेसेंस डायोड या सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश-उत्सर्जक डायोड भी कहा जाता है।
ऑपरेशन के सिद्धांत
एक सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश उत्सर्जक डायोड, लेजर डायोड के समान है, यह विद्युत चालित पी-एन जंक्शन पर आधारित है, जब आगे की दिशा में पक्षपाती, वैकल्पिक रूप से सक्रिय हो जाता है और तरंग दैर्ध्य की विस्तृत श्रृंखला पर प्रवर्धित सहज उत्सर्जन उत्पन्न करता है। शिखर तरंग दैर्ध्य और स्लेज की तीव्रता सक्रिय सामग्री संरचना और इंजेक्शन धारा स्तर पर निर्भर करती है। स्लेज को वेवगाइड के साथ उत्पन्न सहज उत्सर्जन के लिए उच्च एकल पास प्रवर्धन के लिए डिज़ाइन किया गया है, किन्तु लेजर डायोड के विपरीत, लेज़िंग विधि को प्राप्त करने के लिए अपर्याप्त प्रतिक्रिया के लिए डिजाइन नहीं किया गया है। यह झुका हुआ वेवगाइड और एंटी-रिफ्लेक्शन लेपित (एआरसी) पहलुओं की संयुक्त कार्रवाई के माध्यम से बहुत सफलतापूर्वक प्राप्त किया जाता है।
जब विद्युत फॉरवर्ड वोल्टेज लागू किया जाता है, तो स्लेज के सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्शन धारा उत्पन्न होता है। अधिकांश अर्धचालक उपकरणों की तरह, स्लेज में धनात्मक (पी-प्रकार अर्धचालक या पी-डोपेड) अनुभाग और ऋणात्मक (एन-प्रकार अर्धचालक या एन-डोपेड) अनुभाग होता है। विद्युत प्रवाह पी-सेक्शन से एन-सेक्शन और सक्रिय क्षेत्र में प्रवाहित होगा जो कि पी- और एन-सेक्शन के बीच में सैंडविच है। इस प्रक्रिया के समय, प्रकाश धनात्मक इलेक्ट्रॉन छेद के सहज और यादृच्छिक पुनर्संयोजन के माध्यम से उत्पन्न होता है।
इस प्रकार स्लेज के अर्धचालक सामग्री के पीएन-जंक्शन को इस प्रकार डिज़ाइन किया गया है कि इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों में विभिन्न ऊर्जाओं के साथ संभावित स्थितियों (इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना) की भीड़ की सुविधा होती है। इसलिए इलेक्ट्रॉन होल छेद का पुनर्संयोजन ऑप्टिकल आवृत्ति की विस्तृत श्रृंखला अर्थात ब्रॉडबैंड प्रकाश के साथ प्रकाश उत्पन्न करता है।
एक आदर्श स्लेज के आउटपुट पावर प्रदर्शन को साधारण मॉडल के साथ वर्णित किया जा सकता है, न कि वर्णक्रमीय प्रभावों को ध्यान में रखते हुए और पहलुओं से वाहक घनत्व और शून्य प्रतिबिंबों के समान वितरण पर विचार किया जा सकता है।
जहां h प्लैंक स्थिरांक है, ν ऑप्टिकल आवृत्ति is अनुप्रस्थ मोड का आकार, Rsp निर्देशित मोड में सहज उत्सर्जन, g मोडल लाभ (लेजर), α गैर-रिमेनेंट ऑप्टिकल नुकसान, L सक्रिय चैनल की लंबाई और c प्रकाश की गति हैं।
तो आउटपुट पावर सहज रूप से सहज उत्सर्जन दर पर और ऑप्टिकल लाभ पर तेजी से निर्भर करता है। स्पष्ट रूप से उच्च ऑप्टिकल आउटपुट पावर प्राप्त करने के लिए उच्च मोडल लाभ की आवश्यकता होती है।
मुख्य विशेषताएं
धारा पर शक्ति की निर्भरता
एक स्लेज द्वारा उत्सर्जित कुल ऑप्टिकल शक्ति ड्राइव करंट पर निर्भर करती है।लेजर डायोड के विपरीत, आउटपुट तीव्रता तेज सीमा का प्रदर्शन नहीं करती है, किन्तु यह धीरे -धीरे धारा के साथ बढ़ जाती है।शक्ति बनाम धारा वक्र में नरम घुटने सहज उत्सर्जन (सतह उत्सर्जक एल ई डी के लिए विशिष्ट) द्वारा वर्चस्व वाले शासन के बीच संक्रमण को परिभाषित करता है और जो प्रवर्धित सहज उत्सर्जन (अर्थात सुपरल्यूमिनेसेंस) द्वारा हावी है।यहां तक कि यदि आउटपुट पावर सहज उत्सर्जन पर आधारित है, तो यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रवर्धन तंत्र उत्सर्जित प्रकाश के ध्रुवीकरण (तरंगों) को तरह से प्रभावित करता है जो स्लेज संरचना और परिचालन स्थितियों से संबंधित है।
करंट का अधिकतम मूल्य जो उपकरण के सुरक्षित संचालन की अनुमति देता है, वह मॉडल पर निर्भर करता है और 70 & nbsp; Ma (कम पावर स्लेज के लिए) और 500 & nbsp; सबसे शक्तिशाली उपकरणों के लिए MA।
केंद्र तरंग दैर्ध्य और ऑप्टिकल बैंडविड्थ
स्लेड्स द्वारा उत्सर्जित ऑप्टिकल पावर को विस्तृत वर्णक्रमीय सीमा पर वितरित किया जाता है।दो उपयोगी पैरामीटर जो विभिन्न तरंग दैर्ध्य पर बिजली घनत्व वितरण से संबंधित हैं, वे ऑप्टिकल स्पेक्ट्रल लाइनविड्थ (बीडब्ल्यू) और शिखर तरंग दैर्ध्य हैं, peak।पहले को नाममात्र के ऑपरेटिंग स्थितियों में पावर डेंसिटी बनाम वेवलेंथ वक्र की आधी अधिकतम (FWHM) पर पूरी चौड़ाई के रूप में परिभाषित किया गया है, जबकि उत्तरार्द्ध उच्चतम तीव्रता वाले तरंग दैर्ध्य से मेल खाता है।केंद्र तरंग दैर्ध्य, centre वर्णक्रमीय वक्र के दो FWHM बिंदुओं के बीच केंद्रीय बिंदु के रूप में परिभाषित किया गया है;यह चरम तरंग दैर्ध्य से अलग हो सकता है क्योंकि यह स्पेक्ट्रम विषमता से संबंधित है।
स्लेड मॉड्यूल के लिए विशिष्ट मान BW के लिए 5 & nbsp; nm और 100 & nbsp; एनएम के साथ केंद्रीय तरंग दैर्ध्य के साथ हैं, जो 400 & nbsp; nm और 1700 & nbsp; nm के बीच की सीमा को कवर करते हैं।अधिकतम आउटपुट पावर और बैंडविड्थ के बीच व्यापार सम्मलित है, चूंकि, बाद में कम आउटपुट पावर वाले उपकरणों के लिए बड़ा है।
स्पेक्ट्रल रिपल
वर्णक्रमीय लहर वर्णक्रमीय शक्ति-घनत्व की भिन्नता का माप है जिसे तरंग दैर्ध्य के छोटे परिवर्तन के लिए देखा जा सकता है।इसे उच्च-रिज़ॉल्यूशन ऑप्टिकल स्पेकट्रूम विशेष्यग्य का उपयोग करके पता लगाया जा सकता है और इसे चिप पहलुओं और युग्मन फाइबर के अवशिष्ट परावर्तकता के लिए रखा जा सकता है।स्पेक्ट्रल रिपल उच्च-शक्ति वाले उपकरणों में और मुख्य रूप से शिखर तरंग दैर्ध्य के आसपास अधिक स्पष्ट है जहां उपकरण का लाभ अधिक है।यह हमेशा कुछ हद तक सम्मलित होता है, किन्तु अवांछनीय होता है क्योंकि इसका स्लेज के सामंजस्य गुणों पर मजबूत प्रभाव पड़ता है (देखें धारा #Coherence लंबाई)।
कुछ निर्माताओं के कुछ स्लेड्स उच्चतम बिजली के स्तर पर भी रिपल का बहुत कम मूल्य प्रदर्शित करते हैं।ऑप्टिकल बैक-रिफ्लेक्शन का अत्यधिक स्तर उन स्लेड्स के वर्णक्रमीय वितरण की अप्रत्याशित अनियमितता का कारण बन सकता है जो रिपल के साथ भ्रमित नहीं होते हैं।ऑपरेशन के समय इसलिए किसी भी अतिरिक्त उपकरण से प्रतिक्रिया को ध्यान से सीमित करना महत्वपूर्ण है।
ध्रुवीकरण
जैसा कि ऊपर वर्णित है, सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश उत्सर्जक डायोड पीढ़ी पर आधारित होते हैं और अर्धचालक वेवगाइड में सहज उत्सर्जन के प्रवर्धन पर होते हैं।स्लेज चिप के लिए उपयोग की जाने वाली संरचना और सामग्री संरचना उस लाभ को प्रभावित करती है जो प्रसार के समय विकिरण अनुभव और विद्युत क्षेत्र (ध्रुवीकरण (तरंगों) निर्भर लाभ) के विभिन्न झुकावों के लिए विभिन्न प्रवर्धन कारकों को जन्म देती है।1300 और 1400 & nbsp की तरंग दैर्ध्य रेंज में काम करने वाले स्लेड्स ज्यादातर थोक सामग्री और चिप संरचना पर आधारित होते हैं, जो लाभ के कम ध्रुवीकरण निर्भरता की विशेषता है।इसके विपरीत, 1550 और 1620 & nbsp में काम करने वाले उपकरण; एनएम रेंज ज्यादातर क्वांटम वेल (QW) सक्रिय क्षेत्र का उपयोग करते हैं जिसमें मजबूत ध्रुवीकरण-निर्भर लाभ होता है।स्लेज चिप्स द्वारा उत्सर्जित ऑप्टिकल क्षेत्र, अनपेक्षित सहज उत्सर्जन और प्रवर्धित विकिरण का संयोजन होने के नाते, इसलिए कुछ डिग्री ध्रुवीकरण (डीओपी) है।
एक उपयोगी मात्रा जो स्लेज उत्सर्जन की ध्रुवीकरण विशेषताओं का वर्णन करती है, वह है ध्रुवीकरण विलुप्त होने का अनुपात (प्रति)। यह घूर्णन रैखिक ध्रुवीकरण के बाद मापी गई अधिकतम और न्यूनतम तीव्रता के बीच का अनुपात है।
थोक चिप्स का ध्रुवीकरण विलुप्त होने का अनुपात लगभग 8-9 & nbsp; db है, जबकि यह QW चिप्स के लिए 15-20 & nbsp; DB जितना अधिक हो सकता है।जब स्लेज चिप्स को पिगटेल फाइबर के लिए युग्मित किया जाता है, तो पिगटेल झुकने और कॉइलिंग सामान्य रूप से फाइबर आउटपुट पर ध्रुवीकरण की स्थिति को संशोधित करेगा।ध्रुवीकरण के साथ प्रदान किए गए मॉड्यूल (पीएम) फाइबर पिगटेल ध्रुवीकरण विलुप्त होने के अनुपात के उच्च मूल्यों (> 15 & एनबीएसपी; डीबी) को प्रदर्शित करते हैं जो फाइबर झुकने पर स्वतंत्र हैं। उत्सर्जन का ध्रुवीकरण विलुप्त होने का अनुपात ड्राइव करंट पर भी निर्भर करता है, जिसमें अधिकतम ड्राइविंग करंट पर इसका उच्चतम मूल्य होता है।इसके विपरीत, मानक एसएम फाइबर पिगटेल के उत्पादन पर ध्रुवीकरण की स्थिति मनमानी है, किन्तु केवल ध्रुवीकरण नियंत्रक और लगभग 10 & nbsp के विलुप्त होने के अनुपात के साथ संशोधित किया जा सकता है; DB आसानी से प्राप्त किया जा सकता है।
सापेक्ष तीव्रता शोर (रिन)
अर्धचालक सक्रिय उपकरणों द्वारा उत्सर्जित ऑप्टिकल शक्ति हमेशा उतार -चढ़ाव (तीव्रता शोर) से प्रभावित होती है जो सहज उत्सर्जन से प्रेरित होती हैं।जब उत्सर्जित शक्ति को विस्तृत बैंडविड्थ वर्ग-कानून डिटेक्टर के साथ पाया जाता है, तो तीव्रता के शोर को धारा उतार-चढ़ाव में बदल दिया जाएगा और मापा फोटोक्रेन्ट में निरंतर शब्द सम्मलित होगा, I0, माध्य ऑप्टिकल तीव्रता और समय पर निर्भर शब्द के लिए आनुपातिक, In तीव्रता में उतार -चढ़ाव से संबंधित।
फोटोक्यूरेंट में शोर शब्द के वर्णक्रमीय वितरण को रेडियो आवृत्ति (आरएफ) रेंज पर विद्युत स्पेक्ट्रम विश्लेषक के माध्यम से मापा जा सकता है जो कि उपयोग किए गए डिटेक्टर के विद्युत बैंडविड्थ द्वारा सीमित है।परिणामी शोर स्पेक्ट्रम सीधे ऑप्टिकल तीव्रता शोर से संबंधित है और सामान्य रूप से आरएफ आवृत्ति पर निर्भर करता है, ।
इस माप से उपयोगी पैरामीटर जो ऑप्टिकल स्रोत के शोर पर मात्रात्मक जानकारी प्रदान करता है, उसका मूल्यांकन किया जा सकता है: यह सापेक्ष तीव्रता शोर (RIN) है, जो कि शोर करंट के पावर स्पेक्ट्रल घनत्व के बीच का अनुपात है, In, दिए गए बैंडविड्थ पर मापा जाता है, और औसत फोटोक्रेन्ट के वर्ग मूल्य, I0
इसलिए RIN शोर शक्ति और औसत शक्ति के बीच अनुपात का प्रतिनिधित्व करता है;उपयोग की जाने वाली माप इकाई DB/HZ है।DC से 500 & nbsp तक फैली आवृत्ति रेंज में स्लेड्स के लिए मापा जाने वाला विशिष्ट मान तालिका में रिपोर्ट किए गए हैं।
| स्लेड केंद्र तरंग दैर्ध्य | 100 मिलीऐम्पियर | 150 मिलीऐम्पियर | 200 मिलीऐम्पियर | 300 मिलीऐम्पियर | 400 मिलीऐम्पियर | 500 मिलीऐम्पियर |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1550 nm | −121.5 | −123.5 | ||||
| 1550 nm | −124.5 | −127.5 | −128.0 | −129.5 | −130.0 | |
| 1300 nm | −123.5 | −125.0 | −126.5 | −127.0 | −127.5 | |
| 1300 nm | −124.0 | −124.5 | ||||
| 1600 nm | −123.0 | −123.0 |
वे इंजेक्शन करंट (आउटपुट पावर पर अधिक सही ढंग से) और आरएफ फ्रीक्वेंसी रेंज पर निर्भर करते हैं। 5 & nbsp; गीगाहर्टज् से अधिक आवृत्तियों के लिए उच्चतम मापा मान −119 & nbsp; db/hz;500 से कम मूल्यों तक सीमित & nbsp; mHz।RIN की आवृत्ति निर्भरता को लाभ संतृप्ति से प्रेरित स्थानिक सहसंबंध प्रभावों से संबंधित माना जाता है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि, जबकि डिटेक्टर के सामने संकीर्ण बैंड ऑप्टिकल फिल्टर के उपयोग से सामान्यतः पता चला शोर में कमी का परिणाम होगा, स्लेड्स के सापेक्ष तीव्रता का शोर वृद्धि का प्रदर्शन कर सकता है।यह व्यवहार, मुख्य रूप से उच्च शक्ति वाले स्लेड्स में सम्मलित है, जो मल्टीमोड फैब्री-पेरोट लेजर डायोड के साथ देखा जाता है, जहां फ़िल्टरिंग कई लेज़िंग मोड के बीच प्रतिस्पर्धा के कारण मोड विभाजन शोर (ज्यादातर कम आरएफ आवृत्तियों पर) की उपस्थिति को स्पष्ट करता है।
मॉड्यूलेशन विशेषताएँ
स्लेड्स की तीव्रता मॉड्यूलेशन को पूर्वाग्रह धारा के प्रत्यक्ष मॉड्यूलेशन के माध्यम से आसानी से प्राप्त किया जा सकता है।स्लेड मॉड्यूल में अंदर प्रतिरोधों को समाप्त करना सम्मलित नहीं है, क्योंकि अपेक्षाकृत उच्च धाराओं में संचालन, प्रतिरोधक के गर्मी विघटन की भरपाई के लिए अत्यधिक शीतलन की आवश्यकता होगी।सबसे अच्छा प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए कुछ बाहरी नेटवर्क जो ड्राइवर एम्पलीफायर के बीच प्रतिबाधा बेमेल को कम करता है, जिसे सामान्यतः 50 ओम लोड की आवश्यकता होती है, और चिप (कुछ ओम) के कम प्रतिबाधा को बेहतर होगा।जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। , लगभग 1 ns की प्रतिक्रिया समय, 27 & nbsp; db और 3 & nbsp के विलुप्त होने वाले अनुपात; 200 & nbsp से अधिक db बैंडविड्थ्स; मेगाहर्ट्ज आसानी से प्राप्त किया जा सकता है।
इसी तरह के परिणाम तितली पैक किए गए स्लेड्स के प्रत्यक्ष मॉड्यूलेशन के लिए भी प्राप्त किए जा सकते हैं जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। वैकल्पिक रूप से प्रेरित मॉड्यूलेशन चिप की उच्च गति मॉड्यूलेशन क्षमताओं का फायदा उठाने की अनुमति देता है जब वे पैकेज परजीवी से प्रभावित नहीं होते हैं;जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। एक 3 & nbsp; DB बैंडविड्थ 10 & nbsp से अधिक है; गीगाहर्टज् भी पैक किए गए स्लेड्स के लिए इस मामले में प्राप्त किया जा सकता है।
सुसंगतता लंबाई
स्लेड्स व्यापक ऑप्टिकल बैंडविड्थ के साथ ऑप्टिकल स्रोत हैं।इसमें वे दोनों लेज़रों से भिन्न होते हैं, जिनमें बहुत ही संकीर्ण स्पेक्ट्रम और सफेद प्रकाश स्रोत होते हैं, जो बहुत बड़ी वर्णक्रमीय चौड़ाई प्रदर्शित करते हैं।यह विशेषता मुख्य रूप से स्रोत के कम सुसंगतता (भौतिकी) में खुद को दर्शाती है (जो समय के साथ चरण को बनाए रखने के लिए उत्सर्जित प्रकाश तरंग की सीमित क्षमता है)।स्लेड्स चूंकि उच्च स्तर की स्थानिक सुसंगतता का प्रदर्शन कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें कुशलता से एकल मोड ऑप्टिकल फाइबर में जोड़ा जा सकता है।कुछ अनुप्रयोग इमेजिंग तकनीकों में उच्च स्थानिक संकल्प प्राप्त करने के लिए एसएलईडीएस स्रोतों के कम अस्थायी सामंजस्य का लाभ उठाते हैं।सुसंगत लंबाई, एलc, प्रकाश स्रोत के अस्थायी सामंजस्य को चिह्नित करने के लिए प्रायः मात्रा का उपयोग किया जाता है।यह ऑप्टिकल इंटरफेरमापी की दो भुजाओं के बीच पथ के अंतर से संबंधित है, जिस पर प्रकाश तरंग अभी भी हस्तक्षेप पैटर्न उत्पन्न करने में सक्षम है।गाऊसी वितरण वाले स्रोतों के लिए, एल का मूल्यc वर्णक्रमीय चौड़ाई, BW के विपरीत आनुपातिक है, जिससे कि पावर स्पेक्ट्रल घनत्व की आधी अधिकतम (FWHM) पर पूरी चौड़ाई L से संबंधित हो सकेc समीकरण के माध्यम से
,
कहाँ पे उत्सर्जित विकिरण का केंद्रीय तरंग दैर्ध्य है।एक उदाहरण के रूप में, 1300 & nbsp; एनएम के आसपास स्लेज ऑपरेटिंग और 100 & nbsp के ऑप्टिकल बैंडविड्थ के साथ; एनएम के बारे में 17 & nbsp; μM की सुसंगत लंबाई होने की उम्मीद है। एक व्यावहारिक दृष्टिकोण से स्रोत के वर्णक्रमीय वितरण (गैर-गौसियन स्पेक्ट्रम) पर स्वतंत्र परिभाषा अधिक उपयुक्त है।यदि ऑप्टिकल इंटरफेरोमीटर का उपयोग सुसंगतता लंबाई मूल्यांकन के लिए किया जाता है (चित्र 11 देखें। 11 ए और बी) उपयोगी मात्रा दृश्यता का एफडब्ल्यूएचएम मूल्य है, यह सापेक्ष आयाम हैpeak - मैंvalley) / (मैंpeak + मैंvalley)] तीव्रता भिन्नताओं का मूल्यांकन इंटरफेरोमीटर असंतुलन के समारोह के रूप में किया गया।
स्लेड्स उच्चतम शक्ति स्तरों पर भी बड़ी वर्णक्रमीय चौड़ाई प्रदर्शित करता है जिससे कि दृश्यता के 20 & nbsp से कम दृश्यता के समान मूल्यों को आसानी से प्राप्त किया जाए।
पावर स्पेक्ट्रल घनत्व में अत्यधिक वर्णक्रमीय तरंग (अनुभाग वर्णक्रमीय रिपल देखें) की उपस्थिति साइड लोब की उपस्थिति में परिणाम है ) दृश्यता वक्र में जो स्थानिक संकल्प और स्लेज आधारित माप प्रणालियों की संवेदनशीलता दोनों को सीमित कर सकता है।कुछ निर्माताओं के स्लेज में बहुत कम साइड लोब होते हैं और उच्च गतिशील रेंज के साथ माप की अनुमति देते हैं।
तकनीकी चुनौतियां
एक ओर स्लेड्स अर्धचालक उपकरण हैं जो कि बड़ी मात्रा में प्रवर्धित सहज उत्सर्जन (एएसई) उत्पन्न करने के लिए अनुकूलित होते हैं।ऐसा करने के लिए, वे उच्च-शक्ति लाभ वर्गों को सम्मलित करते हैं, जिसमें सीडिंग सहज उत्सर्जन 30 & nbsp; db या अधिक के उच्च लाभ कारकों के साथ प्रवर्धित होता है।
दूसरी ओर, स्लेड्स में ऑप्टिकल प्रतिक्रिया की कमी होती है, जिससे कि कोई लेजर कार्रवाई न हो। ऑप्टिकल फीडबैक जैसे ऑप्टिकल घटकों से प्रकाश के बैक-रिफ्लेक्शन जैसे कि उदा।गुहा में कनेक्टर्स को वेवगाइड के सापेक्ष पहलुओं को झुकाने के माध्यम से दबा दिया जाता है, और एंटी-रिफ्लेक्शन कोटिंग्स के साथ आगे दबाया जा सकता है।गुंजयमान मोड का गठन और इस प्रकार ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम और/या स्पेक्ट्रल संकीर्णता में संरचनाओं को स्पष्ट किया जाता है।
इसलिए यह स्वाभाविक है कि यहां तक कि कम मात्रा में बैक-रिफ्लेक्शन को स्लेज चिप के अंदर समान तरीके से प्रवर्धित किया जाता है, जिससे पीछे के पहलू पर कई दसियों मिलिवाट के ऑप्टिकल पावर स्तर का उत्पादन होता है, जो स्लेज उपकरण को नष्ट कर सकता है।स्लेज को बाहरी ऑप्टिकल प्रतिक्रिया के विरुद्ध सावधानीपूर्वक संरक्षित किया जाना चाहिए।यहां तक कि फीडबैक के छोटे स्तर समग्र उत्सर्जन बैंडविड्थ और आउटपुट पावर को कम कर सकते हैं, या कभी -कभी परजीवी लासिंग का नेतृत्व कर सकते हैं, जिससे उत्सर्जन स्पेक्ट्रम में संकीर्ण स्पाइक्स हो सकते हैं।कुछ उपकरण ऑप्टिकल प्रतिक्रिया से भी क्षतिग्रस्त हो सकते हैं।ध्यान दें कि लंबवत रूप से क्लीव्ड फाइबर अंत से फ्रेस्नेल प्रतिबिंब पहले से ही प्रतिक्रिया के स्तर से ऊपर है जिसे सहन किया जा सकता है।यदि वापस प्रतिबिंबों से बचा नहीं जा सकता है, तो ऑप्टिकल आइसोलेटर को सीधे स्लेज मॉड्यूल के पीछे स्थापित किया जाना चाहिए।आइसोलेटर स्लेज से फाइबर से कम सम्मिलन हानि और पीछे की दिशा में उच्च सम्मिलन हानि प्रदान करता है।चूंकि, कुछ घटक निर्माताओं के स्लेड्स बाजार में हैं, जो ऑप्टिकल बैक रिफ्लेक्शन के विरुद्ध उच्च मजबूती के साथ आंतरिक रूप से सुरक्षित डिजाइनों की विशेषता रखते हैं।
लेजर डायोड के समान हद तक, सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश उत्सर्जक डायोड स्थिरविद्युत निर्वाह और वोल्टेज स्पाइक के लिए संवेदनशील होते हैं।बीमार-डिज़ाइन किए गए ड्राइवर इलेक्ट्रॉनिक्स से।स्लेज को संचालित करने के लिए धारा स्रोत का चयन करते समय, कम-शोर विनिर्देशों पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए।फिर से कुछ आपूर्तिकर्ता ड्राइवर इलेक्ट्रॉनिक्स की प्रस्तुत कर रहे हैं, विशेष रूप से ओर उच्च-शक्ति, कम-शोर की आवश्यकताओं को संभालने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और दूसरी ओर डिस्चार्ज और स्पाइक्स के विरुद्ध प्रकाश स्रोतों की रक्षा करते हैं।जब विनिर्देशों के भीतर सावधानी से और अच्छी तरह से संचालित किया जाता है, तो स्लेड्स आसानी से हजारों घंटे के ऑपरेशन के लिए रह सकते हैं।
स्लेड्स की उपलब्धता
उपर्युक्त अनुकूलित ऑप्टिकल गुहा डिजाइन के माध्यम से स्लेड्स उच्च आउटपुट पावर, बड़े बैंडविड्थ और कम अवशिष्ट वर्णक्रमीय तरंग का प्रदर्शन करते हैं, जिससे वे कई अनुप्रयोगों के लिए आदर्श प्रकाश स्रोत बन जाते हैं।एप्लिकेशन की आवश्यकताओं और विनिर्देशों के आधार पर, स्लेज उपकरण विभिन्न पैकेजों में उपलब्ध हैं या तरंग दैर्ध्य और बिजली के स्तर की विस्तृत श्रृंखला को कवर करने वाले कारकों में उपलब्ध हैं।पैकेजों में कूल्ड 14-पिन डुअल-इन-लाइन (DIL) और बटरफ्लाई (BTF) मॉड्यूल या कम लागत वाले अनक्लेड टोसा और TO-56 उपकरण सम्मलित हैं।स्लेड मॉड्यूल में उच्च तरंग दैर्ध्य रेंज (1100 & nbsp; एनएम से 1700 & nbsp; एनएम) के साथ-साथ गैलियम आर्सेनाइड (जीएएएस) आधारित उपकरण 630 से 1100 & NBSP; एनएम से संचालित होने वाले डिवाइसों में काम करने वाले सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश-उत्सर्जक डायोड आधारित भोला फॉस्फाइड (INP) आधारित सुपरल्यूमिनसेंट प्रकाश-उत्सर्जक डायोड सम्मलित हैं। गैलियम नाइट्राइड (GAN) आधारित डिजाइनों का उपयोग पराबैंगनी और नीली वर्णक्रमीय रेंज में स्लेड्स के लिए जमीन तोड़ रहा है।
स्लेड्स कई आपूर्तिकर्ताओं से व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं, उदा।Denselight (सिंगापुर), एक्सालास (स्विट्जरलैंड), इनफेनिक्स (यूएस), सुपरलम (आयरलैंड), या थोरलैब्स क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स (यूएस)।प्रस्तुत किया गया उत्पाद पोर्टफोलियो आपूर्तिकर्ता से आपूर्तिकर्ता से तरंग दैर्ध्य, बिजली और बैंडविड्थ द्वारा आपूर्तिकर्ता से बहुत भिन्न होता है। अन्य उदाहरणों में 750 एनएम पर जीस Plex Elite 9000 SLD, और LD-PD INC SLDs 1480 एनएम और 1530 एनएम पर सम्मलित हैं।
स्लेड्स के अनुप्रयोग
स्लेड्स उच्च तीव्रता और स्थानिक सुसंगतता की मांग करने वाली स्थितियों में आवेदन पाते हैं, किन्तु जहां व्यापक, चिकनी ऑप्टिकल आउटपुट स्पेक्ट्रम की आवश्यकता लेजर डायोड को अनुपयुक्त बनाती है।कुछ उदाहरणों में ऑप्टिकल जुटना टोमोग्राफी, श्वेत प्रकाश इंटरफेरोमेट्री, ऑप्टिकल संवेदन और फाइबर ऑप्टिक गायरोस्कोप सम्मलित हैं।
बाहरी कड़ियाँ
- Encyclopedia of Laser Physics and Technology entry
- Short overview of device operation principles and performance parameters (PDF).
संदर्भ
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