9. Caratteristiche dei trasmettitori e ricevitori 
optoelettronici per fibre ottiche


Le sorgenti ottiche sono giunzioni PN realizzate con arseniuro di gallio (GaAs). Esse si dividono in LED (Light Emitted Diode) e LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Il principio di funzionamento del LASER è sostanzialmente identico a quello del LED con la differenza che nel LASER i fotoni generati per emissione stimolata hanno la stessa lunghezza d'onda e vengono emessi entro un angolo solido estremamente ridotto.

In fig.12 si mostrano le ampiezze degli impulsi di luce emessi da un diodo LED ed un diodo LASER per fibra ottica in funzione della lunghezza d'onda.

 

 
Fig.12. - Confronto tra gli spettri di una sorgente LED ed una LASER.

Nella seguente tabella si riportano i principali dati caratteristici dei LED e LASER impiegati nella trasmissione con fibre ottiche.

 

Sorgenti optoelettroniche
 
Parametro
LED
LASER
Potenza luminosa immessa in fibra a parità di corrente di lavoro
da 10 a 100 W
da 5 a 20 mW
Larghezza spettrale a metà altezza

D l = 30 nm  per  l 0 = 0.8 m 
D l = 100 nm per l 0 = 1.3 m

D l = 2 nm per  l 0 =  0.8 m 
D l = 10 nm per l 0 = 1.3 m

Frequenza massima di lavoro
100 MHz
5 GHz
Tempo di salita degli impulsi luminosi
 da 10 a 30 nsec
< 1 nsec
Velocità di modulazione degli impulsi
10 Mbit/sec
300 Mbit/sec
Radianza (potenza ottica emessa per unità di angolo solido dall'unità di superficie della sorgente)
 da 10 a 100 (W/cm2)·sr
1000 (W/cm2)·sr
Vita media (ore di lavoro)
107
106
Costo
basso
alto
 

I rivelatori ottici sono realizzati con giunzioni PIN (Positive Intrinsic Negative) ottenute lasciando uno strato di semiconduttore non drogato (intriseco) al centro di una barretta alle cui estremità si è praticato il drogaggio P e N. Il diodo viene polarizzato inversamente e la luce colpisce lo strato intrinseco. La luce incidente, libera coppie elettrone-lacuna, generando una fotocorrente proporzionale all'energia luminosa. Oltre ai rivelatori PIN sono utilizzati diodi APD (Avalanche Photo Diode). Essi hanno la medesima struttura tecnologica dei PIN ma la fotocorrente è generata per effetto valanga innescato dalla luce incidente sullo strato intrinseco. La tensione di polarizzazione degli APD è maggiore di quella dei PIN ma la fotocorrente prodotta, a parità di corrente luminosa incidente, è sensibilmente maggiore.

Nella seguente tabella si riportano le caratteristiche fondamentali dei fotoricevitori PIN e APD per fibre ottiche.

 

Rivelatori optoelettronici
 
Parametro
Diodo PIN
Diodo APD
Responsività (rapporto tra la corrente generata per unità di potenza incidente)
0.6 A/m W
100 A / W
Tempo di salita degli impulsi di corrente
< 1 nsec
2 nsec
Frequenza massima di lavoro
1 GHz
100 MHz
Sensibilità (minima potenza ottica rivelabile)
0.1 W
0.01 W
Tensione di alimentazione
da 10V a 40 V
da 100V a 500 V