3.3.4 Классы лазерных устройств для систем оптической связи

Максимальное лазерное излучение зависит от типа используемого лазерного диода. Международный стандарт IEC 825 определяет максимальный уровень лазерного излучения для каждого лазерного класса в соответствии с длиной волны (в классы входят лазерные диоды и оптические усилители). Таблица 3.2 Классы лазерных устройств по международному стандарту IEC 825

Класс лазера	Длина волны излучения, нм	Максимальная мощность лазерного излучения, мВт
1	1300	8.85
	1550	10
3А	1300	31
	1550	50
к×3А	1300	81
	1550	50
3В	1300	500
	1550	500

3.4 Согласование источников оптического излучения с физическими средами

3.4.1 Соединение источника с волокном

С учетом различия апертур источника излучения и световода разработан ряд элементов ввода – вывода излучения. Они выполняют функцию оптического согласования угловых апертур активных элементов (светодиодов и лазеров) и световодов. Показатели преломления  полупроводниковых материалов, из которых изготавливаются СИД и ППЛ, имеют размерность около 3,5 (ППЛ  3,5), а стекловолокно – около 1,5. Еще больше проблем с выводом / вводом излучения через воздушный зазор, т.к. показатель преломления воздуха мало отличается от единицы (n_в = 1,001). Условие полного внутреннего отражения при распространении света на границе раздела сред полупроводник – воздух имеет вид (3.22) [3]:

,                         (3.22)

 

_кр = критический угол вывода (рисунок 3.18)

Рисунок 3.18 Вывод излучения из светодиода

При этом доля излучаемой мощности составит [13]:

  (3.23)

Вместе с тем лучи, достигшие поверхности раздела сред в пределах _кр испытывают некоторое отражение на неоднородностях поверхностей (полупроводника и стекловолокна). Коэффициент, учитывающий это рассеяние, вычисляется (3.24) [13] :

                                   (3.24)

Пример расчета эффективности вывода излучения: n_ПП = 3,6;

_кр = 15;

к = 3.85  10 ^{- 2};

m = 0,68.

Эффективность вывода излучения

где Р₀ – излученная мощность в активном слое. Эффективность составит

Для повышения эффективности ввода излучения в стекловолокно используются различные линзы, позволяющие сконцентрировать световой луч, что эквивалентно увеличению апертуры. Анализ согласования источника излучения с одномодовым волокном, проведенный методом волновой оптики, показывает [6]:

           (3.25)                        (3.26)

где х – боковое смещение, z – продольное смещение, r₁ и r₂ - радиусы модовых пятен волокна и лазерного луча на уровне мощности 1/е². При этом луч света сужен линзовой системой. При жесткой стыковке излучателей и оптических волноводов используют клеевые фотополимеризуемые композиты на основе полиэфиракрилатных компаудов. Эти клеи быстро полимеризуются под действием ультрафиолетового излучения и имеют малую усадку.