Appunti Communication Technologies (parte 7)

Fibre standard principali e fenomeni fisici nei dispositivi ottici

Un'altra fibre· famiglia standard principali dispersion-shifted di quella .delle è icon Sapendo Dche D Dr che· alme due fibra la progettare contributi modo in può i si compensino si+= v, lunghezza d'onda famiglie Le parzialmente principali intorno certa sono, no: una .fibra .single-mode ITV-T .G standard 652: fibra ITV-TG dispersion-chifted ad dispersione di materia 653 progettata modo in: avere. , la dispersiole di sfruttare contributo il portare to attorno guida nulla 55 quasi 1 epm per=a .totale vicino zero ane .fibra ITV-TG dispersion-chifted piccola mantiene dispersione, 655 in si non-zero cui: una. indesiderati residua lineari fenomeni ed effetti cross-talk nulla evitare nei come per non non densi sistemi molto.

Lecture 14: fenomeni fisici nei dispositivi ottici

Lecture 14 che fondamentali dispositivi fisici tre fenomeni descrivano l'intera devono· Nei considerare ottici si luce tra semiconduttore zione e: Absorption Spontaneous emission Stimulated emission. Questi tre tre· diversi separati modi rappresentano cui, meccanismi energia sono con non ma tra ed elettroni fotoni informazione .passano e Con absorption la segnale· del realizza spontaneous ottiene emission ricazione si si e con: tipica stimulated luminosa LED coerente dei ottiene emission si missione emissione con non;, che base il fisico coerente LASER dei alla è .principio, L'assorbimento trasferisce· la elettrone fotone il del è in cui energia propria processo un un a materiale.

Bande energetiche e absorption

Bande Nel principali esistono due semiconduttore .: band valence band conduction le tra chiamata quali· energetica c'è differenza energy: una gap Ea Ev Eg -: giunzione p-n Prima· band l'elettrone trova nella dell'interazione valence l'intera fotore dopo poi si arriva e; un, band l'elettrone effettuato conduction energetico dopo salto ritrova nella zione si aver un., Il fotone il possiede l'energia colo salto giusta può pari avvenire se· a: h fo Eg = dove·: h la di Planck costante è .fo la del frequenza fotone è .

Quindi la fotone il del· la assorbito solo coincide può energia sua essere se energy se gap con In luminosa elettronica l'elettrone questo l'energia diventa mi conduttore energia viene caso e. conduzione banda di nella .bromosso Questo il fotone nel fisico· rilevato il solo usato ricevitore è principio viene viene asso e non ma:, bito fungendo della da partenza ottico elettrico punto di portatori di conversione carico genera e - .

Emissione spontanea

L'emissione inizialmen spontanea· trova l'elettrone il rappresenta inverso si qui invece processo;, , band te, valence conduction spontaneamente nella quindi stato ricade nella eccitato poi in e uno, Durante band. decadimento rilascia questo fotone forma di sotto energia .In· band nella l'intera dell'interazione conduction questo è successivamente dopo prima e caso, , , ha legata che Contemporaneamente fotone basso scende il al zione energetica compare. emesso verso un hfo Ega = gap pari .

Però il fatto che punto· solo l'energia il spontaneamente importante il è avviene processo non, ma, frequenza fase direzione controllo cioè preciso senza e .en , La luce perché nel ordinata· livello esiste semiconduttore energetico isolato solo è ma non, non un della che che bande Questo formano l'energia continue molte significa effettiva quasi vicine energie .leggermente transizione prò variare .

• Di fotoni spontaneamente· emessi i conseguenza avere possono: frequenze diverse.
• Fasi diverse.
• Direzioni diverse.

Per quindi la Non questo radiazione· monocromatica prodotta ottiene coerente è è si non .non e luce ben fascio focalizzato frequenze distribuita più su .un una ma, Il LED basa LED decadono· spontaneamente elettroni questo Molti proprio molti si principio su generano e. il fotoni loro luce Quindi trasincronizzati fotori produce emette questi LED, sono non ma ma non ., segnale laser stretto coerente di quello un .e come un

Emissione stimolata e laser

L'emissione· chiave fenomeno fotone incidente del stimolata interagisce il Qui laser è con. un e un lettrone fotone Il che lo decadere secondo risultato è eccitato induce già viene emesso .e un.a La·, che clone Testo di fotone decisiva il incidente quello è è è si cosa nuovo non casuale ma un hanno che fotoni grifica due i: frequenza stessa fase stessa .direzione stessa di propagazione .momento stesso .

Quindi ha· disordinata luce dopo contributi perfettamente l'interazione due coerenti, .si, non ma, In fotone questa· fotoni L'idea vede paralleli due entrante dopo l'interazione si .immagine e, un, Dunque la iniziale fotone che differen sistema induce il il identico fotone altro è, generare .una che sostanziale è za: nella indipendente modo spontaneous fotoni creati in emission i .vengono allineato fotoni modo stimulated creati coerente nella emission i in e vengano .

Tra A la· generata Nel questo punto ottica differenza LASER sorgente LASER si capisce e una un .frequenza fotoni tutti stessa devono direzione alla fare i essere e ., Questo che il segnale focalizzato· molto significa coerente ottico è e .Im hanno la laser Nel sincronizzato> modo quando oscillano contributi.. fotoni ini i;"Re loro fase fascio contributi ordinatamente stessa risulta il i si, sommano e ben definito .hanno Per frequenze Nel LED diverse fotoni questo fasi direzioni· ottiene invece si i ., non, ne, stretto ha fascio coerente si samma e na non un .

Trasmettitore laser e population inversion

trasmettitore Nel segnale il· elettrico il di ado laser usato pilotare ingresso in viene, .per funziona catena La· così: segnale elettrico arriva un il driver trasforma lo corrente adatta in una .laser diode segnale il il ottico corrente quella usa generare per .luminoso segnale fibra il entra nella .

Quando elevato elettroni· prevalere stimolata l'emissione di nella eccitati c'è prò giunzione numero un, significato Questo della population inversion il elettroni esistono quella abbastanza spontanea è inversionsu: . l'amplificazione eccitati da ottica sostenere . I· fotoni qualche di deve evento il All'inizio generati da avviato sistema, primi essere però vengano., stimolate spontaneous fungano la di catena fotoni da Questi emissioni successive innesco emission primi .per.

Per laser che· fo fare bisogna costruire basta qualche fotone coerente modo i in generare non: un feedback toni quindi stimolare continuino positive emissioni serve nuove .a; un L'idea che· fotoni nel lungo abbastanza prodotti restare devono da attivo è potersi i mezzo a Se dispositivo loro fotoni tutti dal subito stimolanti comportare il volta si. uscissero processo come, a spegnerebbe. il laser

Quindi da dev'essere tale costruito modo· in: trattenere luce parte della farla nella più volte giunzione passare .progressivamente il amplificare ottico campo .

Cavità Fabry-Perot e risonanza

Una realizzazione· la Fabry-Perot di LASER Qui idea questa pratica è è prima giunzione p-n rac.chiusa due riflettenti tra estremità parzialmente .lunghezza La Itipica· della svolge dell'ordine due cavità compiti è Imm:100 m e=: perché feedback il introduce rimbalzano fotoni indietro avanti positivo i e ., che le frequenze seleziona amplificate essere possono .

Solo 3 fotoni che· fibra nella inviata fotoni dei utile parte direzione nella viene escono esce e una .dall'altro la lato trasmissione direttamente alimentano verificare usati essere, se ma possono per non funziona "logico il quando bloccati "O rappresentare laser essere serve .oppure un ola

Affinché amplifichi la· fase basta il deve riflessione coerente modo cavità ritornare in in, campo: non La di condizione stesso dopo indietro se avanti completo scrive si risonanza con come percorso un: e .phase round chift dopo trip 4 un:> tipicamente indice del di rifrazione semiconduttore 9 · 31 n14s φ= 2 n, π: .m=n I lunghezza della~ cavità: .meNt~ modo di mi con numero,

Da che lunghezze che aul-mlo· solo d'onda questo significa certe si ricava qui sopravvivere possono Se la la nella soddisfatta condizione modo radiazione cavità costruttivo esistere è può in, non non ma. ,amplifica coerentemente si .I fotoni la che fase tornano la dopo soddisfano loro· intensità quindi in risonanza ogni e percorso che Quelli la fasoddisfano deboli coerenti restano, ,cresce essere poco emesci possono con ancora e non ma. .se casuale

Dalla 1 le Poiché ha frequenza di condizione· ottengono nella =cavità. si si risonanza permesse: A: anlimt