I tipi di sorgenti utilizzate includono LED, laser, laser Fabry-Perot (FP), laser a feedback distribuito (DFB) e laser a emissione superficiale a cavità verticale (VCSEL). Tutti convertono i segnali elettrici in segnali ottici, ma per il resto sono dispositivi abbastanza diversi. Tutti e tre sono minuscoli dispositivi semiconduttori (chip) delle dimensioni di granelli di sabbia. LED e VCSEL sono fabbricati su wafer semiconduttori in modo tale da emettere luce dalla superficie del chip, mentre i laser fp e DFB emettono dal lato del chip da una cavità laser creata al centro del chip.
Laser e LED sono dispositivi abbastanza diversi, come puoi vedere da questo diagramma della loro emissione luminosa in funzione della corrente di azionamento. I LED sono semplici emettitori che generano più emissione luminosa all'aumentare della corrente di azionamento finché correnti più elevate non li riscaldano e la loro emissione luminosa diminuisce, limitando la potenza totale. I laser iniziano come i LED, generando più luce con più corrente di pilotaggio, ma la luce è confinata in piccole aree nel chip semiconduttore chiamate cavità laser, orizzontalmente all'interno del chip per la maggior parte dei laser ma verticalmente in un VCSEL Come tutti i laser, una volta una certa quantità di luce viene generata all'interno della cavità del laser, il dispositivo diventa un "laser" - acronimo di "amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni". Una volta che il dispositivo raggiunge un certo livello di corrente, supera la soglia del laser e l'emissione luminosa diventa molto più elevata con un aumento minimo della corrente.
Le curve LI aiutano a mostrare perché i laser hanno una larghezza di banda maggiore rispetto ai LED. I LED sono modulati su intervalli di corrente più elevati per accendere e spegnere l'emissione luminosa. I laser vengono polarizzati alla soglia e quindi modulati con piccole variazioni di corrente per ottenere grandi variazioni nell'emissione luminosa. La dimensione più piccola dei laser li rende anche più facili da modulare più velocemente. Generalmente i LED sono limitati a diverse centinaia di megabit al secondo mentre i laser sono adatti per 25-50 gigabit al secondo se modulati direttamente. (Bit rate più elevati sono possibili mantenendo il laser sempre acceso (CW) e modulandolo esternamente.
I LED hanno una potenza di uscita molto inferiore rispetto ai laser e il loro fascio di luce in uscita più ampio e divergente li rende più difficili da accoppiare alle fibre, generalmente limitandone l'uso con fibre multimodali. I LED hanno una larghezza di banda molto inferiore rispetto ai laser e sono limitati a sistemi che operano fino a circa 250 MHz o circa 200 Mb/s.
I laser hanno emissioni luminose più piccole e strette e sono facilmente accoppiati a fibre monomodali, rendendoli ideali per collegamenti ad alta velocità su lunghe distanze. I laser hanno una capacità di larghezza di banda molto elevata, la maggior parte dei quali è utile ben oltre 10 GHz o 10 Gb/s.
I VCSEL sono uno strano dispositivo. Usano trucchi di fabbricazione dei semiconduttori per creare una cavità laser verticale nel chip in modo che la luce esca dall'alto, facilitando l'accoppiamento nella fibra. Ma la struttura del dispositivo è stata realizzabile solo per sorgenti di ~850 nm, la lunghezza d’onda utilizzata per la fibra multimodale.
A causa dei loro metodi di fabbricazione, LED e VCSEL sono economici da produrre. I laser sono più costosi perché creare la cavità laser all'interno del dispositivo è più difficile. Il chip deve essere separato dal wafer semiconduttore e ciascuna estremità rivestita prima ancora che il laser possa essere testato per vedere se è buono.
Confronto dell'uscita spettrale di un LED e di un VCSEL, entrambi con una lunghezza d'onda centrale intorno a 850 nm.
Un'altra grande differenza tra i LED ed entrambi i tipi di laser è l'uscita spettrale. I LED hanno un'emissione spettrale molto ampia che li fa soffrire di dispersione cromatica nella fibra, mentre i laser hanno un'emissione spettrale ristretta che soffre di pochissima dispersione cromatica. Nella fibra multimodale, la larghezza di banda dei LED è fortemente limitata dalla dispersione cromatica a causa della sua ampia larghezza spettrale (la luce a lunghezze d'onda maggiori viaggia più velocemente della luce a lunghezze d'onda più corte causando la dispersione). Ciò si aggiunge al vantaggio di VCSEL per le reti a velocità più elevata.
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