Источники излучения для волоконно-оптических линий связи. Кавецкая И.В - 10 стр.

                                        10
      Длина резонатора обычно составляет 20 – 50 см (иногда, в лазерах
повышенной мощности, может достигать нескольких метров). Между
зеркалами резонатора расположена тонкая (1 – 3 мм) трубка – капилляр,
заполненная газами He и Ne под давлением около 3 торр с парциальным
соотношением 5:1. На концах трубки приклеены оптические полированные
окна под углом Брюстера, для которого выполняется условие tgβ = n, где n -
коэффициент преломления стекла окон. При таком угле коэффициент
отражения для линейно поляризованного света одной поляризации становится
равным нулю, поэтому лазер будет генерировать свет только этой поляризации.
      Коэффициент усиления в таких лазерах весьма мал (10 -4 - 10-3 см-1),
поэтому для возникновения генерации добротность резонатора должна быть
велика. Обычно она составляет около 10 9 , что позволяет получить ширину
спектра продольных мод около 500 кГц. В обычных лазерах генерируется от
нескольких до нескольких десятков мод. Для специальных целей
изготавливаются и одномодовые лазеры.
      Мощность излучения He - Ne лазеров обычно не превышает 10 мВт, а
КПД - 0,01%. Расходимость пучка составляет 1 - 5 мрад.
     2.3. Полупроводниковые источники излучения
      В полупроводниковых лазерах и светодиодах переходы с оптическим
излучением происходят между двумя не энергетическими уровнями, а
энергетическими зонами - зоной проводимости и валентной зоной, состоящими
из большого числа перекрывающихся уровней.          Эти зоны разделены
запрещенной зоной Eg. Электроны подчиняются статистике Ферми-Дирака,
согласно которой вероятность заселения уровня с энергией Е в
рассматриваемых зонах в состоянии термодинамического равновесия
                                                               −1
                              �         � ( E −E F ) � �
                         PE =� 1 +exp �
                                         �          kT�� �          ,
                                �                          �
где k - постоянная Больцмана, Т - температура. Энергия E F соответствует так
называемому уровню Ферми, для собственного полупроводника (без примесей)
в равновесии уровень Ферми располагается точно посередине запрещенной
зоны и заселенность зоны проводимости близка к нулю. Если в полупроводник
внесена донорная примесь (полупроводник n-типа), то возможен случай
(вырожденный полупроводник), когда уровень Ферми находится в зоне
проводимости и она заселена, упрощенно говоря до этого уровня. Акцепторная
примесь в вырожденном полупроводнике (полупроводник p-типа) смещает
уровень Ферми в валентную зону, которая заселена только до этого уровня.
      Известно, что один и тот же кристалл полупроводника в процессе
выращивания можно легировать различным образом и получить две
разграниченные области с n- и p-типа пограничным слоем, называемым p-n–
переходом. Для того чтобы p-n-переход мог излучать свет, необходимо, чтобы в
области p-n-перехода присутствовали как электроны, так и дырки. Этого
достигают, сильно легируя обе стороны перехода. При сильном легировании и
p- и n-области являются вырожденными полупроводниками, то есть