Comunicazioni ottiche

Trasduttori Elettro-Ottici

servono a convertire una corrente elettrica in una radiazione elettromagn a frequenze ottiche

le sorgenti di segnale ottico devono poter raggiungere un'alta velocità di modulazione in modo da sostenere un flusso di dati ad alta frequenza di bit

• devono avere un elevata radianza R_a

(L_e= una densità di potenza emessa per unità di superficie e unità di angolo solido)

(10 W/sr·cm² - 1000 W/sr·cm²)

• servono superfici foto-emittenti dell'ordine ai alcuni μm in modo da facilitare l'accoppiamento con una fibra ottica

per ottenere queste caratteristiche viene impiegata una modulazione di intensità della radiazione ottica detta "on-off"

Come sono usati?

tradizionalmente servono per illuminare lo spazio circostante e sono alimentati con energia elettrica

se si pensa ad una lampadina essa rappresenta

un convertitore corrente lampadina luce

con il tempo dalle lampadine a filamento, si è passati a quelle ad arco, a gas iniozzanti

per poi arrivare sino ai LED

Trasduttori Elettro-Ottici

servono a converlite una corrente elettrica in una radiazione elettromagn a frequenze ottiche

le sorgenti di segnale ottico devono poter raggiungere un'alta velocità di modulazione in modo da sostenere un flusso di dati ad alta frequenza di bit

per fare questo, le sorgenti necessitano di alcune caratteristiche

• devono avere un elevata radianza R_a

L_e è una densità di potenza emessa per unità di superficie e unità di angolo solido

• servono superfici foto-emittenti dell'ordine di alcuni ȝm in modo da facilitare l'accoppiamento con una fibra ottica

per ottenere queste caratteristiche viene impiegata una modulazione di intensità della radiazione ottica detta "on-off"

Come sono usati?

tradizionalmente servono per illuminare lo spazio circostante e sono alimentati con energia elettrica

se si pensa ad una lampadina essa rappresenta un convertitore → corrente → lampadina → luce

con il tempo dalle lampadine a filamento, si è passati a quelle ad arco, a gas iniozzanti per poi arrivare sino ai LED

All'inizio anni 60' ⇒ LASER

↓ sfruttano 2 principi:

1. inversione di popolazione che si verifica nelle bande di energia di alcuni materiali
   • le quali bande, separandosi, fissano la lunghezza d'onda λ emessa
2. la risonanza che nasce all'interno di una cavità costituita da determinate pareti riflettenti
   • proprio questa cavità ha una dimensione longitudinale lungo cui la radiazione viene estratta andando così a formare il fascio (apertura angolare)
     • caratteristica che distingue il LASER dal LED

materiali impiegati sono:

• miscela elio-neon λ 1.633 nm
• rubino, λ 694 nm
• arseniuro di Gallio, λ 850 nm

tipi di trasduttori impiegati nei sistemi ICT sono, appunto:

• LED: lavorano secondo un'emissione spontanea: ovvero la ricombinazione di elettroni e lacune, nella zona intorno alla giunzione, dovuta dal passaggio di corrente, provoca un'emissione di fotoni
  • i quali vengono, normalmente, riassorbiti dal materiale

PERÒ adottando opportune strutture geometriche, i fotoni possono essere condotti all'esterno del dispositivo

• DIODO LASER:

  oltre all'emissione spontanea si va ad aggiungere un'emissione stimolata: ovvero nasce come conseguenza di un forte pompaggio di energia in uno spazio confinato

  • il quale è, a sua volta, il risultato di un'alta concentrazione di radiazione emessa all'interno di una cavità risonante

EMISSIONE SPONTANEA e SORGENTI LED

nelle applicazioni ICT un LED può essere di 2 tipi:

• TOP-EMITTING

• RADIAZIONE: esce in modo perpendicolare alla giunzione p-n del diodo
• CONTATTO SUPERIORE è un anello metallico (di forma cilindrica) dal quale esce la radiazione
• STRATO p e STRATO n

• SIDE-EMITTING

• RADIAZIONE: emessa lateralmente alla giunzione n-p, nel piano z-x, dalla faccia anteriore
• ha la struttura di un PARALLELEPIPEDO con 3 direzioni spaziali
  • z longitudinale
  • x laterale
  • y verticale

• STRUTTURA ISOLANTE è fatta di SiO₂ il quale permette, al contatto inferiore, di toccare lo strato n e p
• ZONA RESISTIVA la quale convoglia la corrente verso la giunzione
• vi sono due parametri:
  • d: spessore della z