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Fuentes ópticas: Diodos láser sobre los LED

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Ahora discutimos el siguiente tipo de los transmisores más comúnmente usados-el diodo láser. Las ventajas de los LEDs incluyen su compacidad, bajo costo y la capacidad de modular directamente mediante la modulacion de la corriente de impulsion de avance. Sin embargo, los LED tienen algunas limitaciones, que se describen a continuación.
La limitación clave de los LED es su gran ancho espectral. Hemos demostrado anteriormente que, independientemente de la longitud de onda de emisión, la anchura espectral de los LED es ~ 11 THz. Por lo tanto, los diferentes colores que representan diferentes componentes espectrales del diodo LED/láser, cuando se propagan a través de una fibra óptica viajarían con diferentes velocidades y esto conduce a la dispersión cromática. El efecto de la dispersión cromática puede explicarse de la siguiente manera. (Este tema se discutirá en detalle más adelante). Cuando la información se codifica y se transmite utilizando LED, todos los colores/componentes espectrales aparecen en diferentes momentos debido a la dispersión cromática, con el resultado de que la información se extenderá en el tiempo. La cantidad de propagación aumenta linealmente con la longitud de la fibra, y por lo tanto para enlaces de comunicación de larga distancia, LED no es una opción adecuada para diseñar transmisores. La difusión de los bits de información conduce a interferencias entre símbolos (que se discuten más adelante en detalle) y limita la velocidad con la que se pueden transportar los bits. Este problema se puede superar con el uso de fuentes de luz -como los láseres-con un ancho espectral estrecho.

La ventaja principal de la comunicación óptica es que la frecuencia portadora es de varios terahercios, que pueden ser potencialmente modulados en incluso hasta varios gigahercios o hasta cientos de GHz. Sin embargo, como se ha descrito anteriormente, el ancho de banda de la modulación de los LED es sólo unos pocos MHz normalmente, y por lo tanto, el beneficio de utilizar la frecuencia portadora de THZ no se puede utilizar con los LED de bajo ancho de banda. Por lo tanto, la segunda limitación es el ancho de banda de modulación limitada y que está fundamentalmente limitado por el
Por lo tanto, para un sistema de comunicación que funcionará en gigabits por segundo con anchos de banda de varios gigahercios, los LED no se pueden utilizar como fuentes ópticas. Sin embargo, los LED definitivamente serán útiles para esas aplicaciones, que requieren solo MHz o varios MHz de ancho de banda para enlaces de corta distancia, donde la dispersión cromática no es una limitación. Para las megabits por segunda velocidad de datos, los LED se pueden utilizar, porque son más baratos que los diodos láser. Los diodos láser tienen un ancho espectral más pequeño en comparación con los LED. Tienen una capacidad de ancho de banda de modulación fundamentalmente mayor. Sin embargo, la eficiencia del diodo láser es pobre en comparación con los LEDs. La razón detrás de la menor anchura espectral del diodo láser es que el proceso de emisión (emisión estimulada) es fundamentalmente diferente en comparación con los LEDs (emisión espontánea). El proceso de emisión dominante en los diodos láser es una emisión estimulada, cuyas escalas de tiempo características son mucho más pequeñas en comparación con la emisión espontánea en LEDs.
Este proceso será discutido en detalle en las próximas conferencias. A continuación se ofrece una descripción intuitiva. En la emisión estimulada, en lugar de permitir que la recombinación del agujero de electrones suceda por sí misma (espontáneamente), los fotones se inyectan en el sistema que estimula el proceso de recombinación. Ahora, las combinaciones de agujeros de electrones se producen a tasas mucho más rápidas que no se limitan por τ-thod sino por la tasa de fotones inyectados. El tiempo de vida estimulado correspondiente es mucho más rápido, y por lo tanto el diodo láser se puede modular mucho más rápido en comparación con los LED.