Semana 08

El Transmisor Óptico El Transmisor óptico Convierte la señal eléctrica en señal óptica. Utiliza como fuentes ópticas semiconductora: • al LED: Diodo Emisor de Luz • al LASER: Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación

Ventajas de las Fuentes Ópticas Semiconductoras: •Dimensiones compactas •Elevada eficiencia •Rango de longitudes de onda adecuada •Área de emisión estrecha compatible con el núcleo de la fibra óptica.

Procesos fundamentales 

Bombeo: Se provoca mediante una fuente de radiación como puede ser una lámpara, el paso de una corriente eléctrica o el uso de cualquier otro tipo de fuente energética que provoque una emisión.



Emisión Espontánea: Los electrones que vuelven al estado fundamental emiten fotones. Es un proceso aleatorio y la radiación resultante está formada por fotones que se desplazan en distintas direcciones y con fases distintas generándose una radiación monocromática incoherente.

Procesos fundamentales Emisión Estimulada:

se produce cuando un átomo en estado excitado recibe un estímulo externo que lo lleva a emitir fotones y así retornar a un estado menos excitado. El estímulo en cuestión proviene de la llegada de un fotón con energía similar a la diferencia de energía entre los dos estados. Los fotones así emitidos por el átomo estimulado poseen fase, energía y dirección similares a las del fotón externo que les dio origen.

Absorción:

Proceso mediante el cual se absorbe un fotón. El sistema atómico se excita a un estado de energía más alto, pasando un electrón al estado metaestable. Este fenómeno compite con el de la emisión estimulada de radiación

Emisión de Luz 

Luz Coherente: emite para una sola longitud de onda, y solo en una dirección. Como ejemplo de luz coherente tenemos la luz laser. (emisión estimulada)



Luz Incoherente: emite para un amplio rango de longitudes de onda y en todas direcciones. (luz LED).

Condición para emisión láser Antes de la emisión láser se produce la emisión espontánea, para la emisión láser debe superarse la absorción

La unión PN En la región de vaciamiento cercana a la unión pn polarizada directamente, aparecen pares electrón hueco, que pueden recombinarse por emisión estilada o espontánea y generar luz en una fuente óptica semiconductora. Como no es posible confinar los portadores en una región cerca de la unión, no se logra una alta concentración.

Semiconductores que forman Heterouniones Se introduce entre la región tipo n y la región tipo p una capa intermedia de banda prohibida mas angosta en la que se encierran los portadores debido a la discontinuidad de la banda prohibida. Esta capa puede estar o no dopada. El índice de refracción de esta capa es mayor lo que hace que la emisión de luz quede atrapada.

Recombinación La mayoría de los pares electrón hueco se recombinan formando luz pero no todos. Algunos se recombinan sin generar luz. Esto se debe a los siguientes mecanismos:  Por defecto  Auger.  Superficial.

Banda Prohibida 



Banda Prohibida Directa.  El mínimo de la banda de conducción y el máximo de la banda de valencia coinciden para el mismo valor de vector de onda del electrón (k). Banda Prohibida Indirecta.  Se reduce la recombinación radiativa.

La anchura de la banda prohibida determina la longitud de onda de la luz emitida.

Láser con multipozos cuanticos Para aumentar el rendimiento del láser, se fabrican dispositivos con capas activas múltiples de 5 a 10 nm de ancho.

Diodo Emisor de Luz [LED] Es una unión PN polarizada directamente, cuando se encuentra polarizada ocurre el fenómeno de emisión espontánea. A esto se le llama electroluminiscencia. •La luz se genera debido a recombinación radioactiva. •La luz emitida es incoherente