Användardiskussion:Mimmsan

Halvledarlaser och optiska fiber För att göra optisk kommunikation möjlig behövs en ljuskälla, ett medium och en detektor. Texten behandlar de två första delarna ljuskällan, här en halvledarlaser, och mediet, här optiska fibrer. Det väsentliga för en laser är att skapa stimulerad emission. För att uppnå det vill man kunna kontrollera elektronernas energitillstånd och fotonernas våglängder. Kontrollen sker i de delar i lasern som i texten kallas lasermediet och kaviteten. Kaviteten består av två speglar, här är den ena spegeln en Bragg-spegel. Lasermediet i halvledarlasern utgörs av tunna skikt i halvledarmaterial som bildar en kvantbrunn. Genom att lägga på en spänning kan kvantbrunnen fyllas med elektroner och hål. Därmed kan populationsinversion skapas och den stimulerade emissionen blir då större än den stimulerade absorptionen. När det skapats populationsinversion i lasermediet kommer förr eller senare enstaka elektroner spontant att deexciteras och sända ut fotoner med varierande våglängd i alla riktningar. Om en foton har rätt våglängd och riktning kommer den att reflekteras i Bragg-spegeln. Reflektionen bygger på samma princip som vid antireflexbehandlig där periodiskt skiftande brytningsindex ger reflektion för just en våglängd. Den reflekterade fotonen kommer sedan att stimulera till emission i lasermediet, reflekteras mot kavitetens andra spegel och sedan reflekteras i Braggspegeln igen. En viss andel kommer dock inte att reflekteras i Bragg-spegeln igen utan gå igenom denna. En kort tid efter att lasern startats kommer stimulerad emission att vara helt dominerande i det ljus lasern sänder ut, lasring har då uppstått. Vid optisk kommunikation används ett elektriskt fält som slås från och till för att skapa digital information i form av laserpulser. Dessa pulser leds sedan genom en optisk fiber. De flesta optiska fibrer idag består av två delar, en inre kärna i vilken ljuset transporteras, omgiven av ett yttre lager av ett material med lägre brytningsindex. Genom denna konstruktion bildas totalreflektion i fibern som tillåter ljuset att transporteras långa sträckor med liten kvalitetsförsämring. Den lilla kvalitetsförsämring som ändå finns beror på intensitetsförlust genom absorption i fibern samt att ljuspulsen breddas. Blir kvalitén för dålig kan inte detektorerna avläsa informationen. Den negativa påverkan är olika stor beroende på vilken våglängd det utsända ljuset har och vilken slags fibrer det transporteras i. I de flesta fibrer finns det tre våglängdsområden som är intressanta med avseende på intensitetförlusten; 850 nm, 1300 nm och 1550 nm. De två senare är dock λ k = 2π bättre om man tar hänsyn till pulsbreddningen. Det är dessa våglängder som tillverkare av lasrar måste fokusera på.