7/25/2019 descrierea receptorilor in comunicatii

1/5

DISPOZITIVE SISTEME I SERVICII

PENTRU COMUNICAII PRIN FIBRE OPTICE

I ATMOSFER

Prof. univ. dr. hab.ValerianDOROGAN,

Universitatea Tehnica Moldovei

A absolvit n 1977 Institutul Politehnicdin Chiinu, Facultatea de Electrofizic,

specialitatea Dispozitive microelectro-nice cu semiconductori. Din 1987 estedoctor al Academiei de tiine a

Moldovei, n specialitatea Fizica semi-conductorilor i dielectricilor, iar din

1999 este doctor habilitat n tiinetehnice n specialitatea Fizica semicon-ductorilor i dielectricilor. Activeazla

Universitatea Tehnica Moldovei,catedra de Telecomunicaii. Este

prorector pentru cercetare tiinific.Domenii tiinifice de activitate:

Tehnologia materialelor i dispozitivelorsemiconductoare; Fotoreceptori i

emitori cuantici pe bazdesemiconductori; Sisteme optoelectronice

pentru comunicaii optice; Conversiafotovoltaic. Este autorul a circa 180 lu-crri tiinifice, dintre care 20 de brevetede invenie premiate cu 2 medalii de aur,7 medalii de argint i 2 medalii de bronz

la expoziiile internaionale de inveniidin Chiinu, Iai, Geneva, Bruxelles.

Tatiana VIERU,Universitatea Tehnica a Moldovei

Stanislav VIERU,Universitatea Tehnica a Moldovei

Andrei DOROGAN,Universitatea Tehnica a Moldovei

REZUMAT. n lucrare sunt prezentate realizrile Laboratorului de micro-optoelectronic al Universitii Tehnice a Moldovei, ndomeniul elaborrii i confecionrii dispozitivelor i sistemelor micro-optoelectronice, utilizate n comunicaii prin fibroptic(FO) iatmosfer. De asemenea, sunt abordate probleme ce in de sporirea eficienei i optimizarea dispozitivelor, sistemeloroptoelectronice, precum i a serviciilor prestate n acest domeniu. Dispozitivele elaborate au fost utilizate pentru confecionareamodulelor de emisie i recepie ale sistemelor optoelectronice cu diverse aplicaii: telecomunicaii, telemetrie, dirijare cu obiecte demare vitez, sisteme de pazi automatizarea proceselor tehnologice industriale.

ABSTRACT. This paper presents the Technical University of Moldova Laboratorys of Micro-Optoelectronics realizations in theelaboration and manufacturing of micro-optoelectronic systems and devices domain, used in atmosphere and optic fibercommunications. Also, there are touched the problems forwarding the efficiency increasing and the optimization of devices,optoelectronic systems, also the offered services in this domain. The elaborated devices had been used for manufacturing emissionand reception modules of the optoelectronic systems with different applications: telecommunications, telemetry, high speed objectguiding, guarding systems and industrial technological processes automatization.

1. INTRODUCERE

Orice societate modern posed o reea multifuncio-

nal de comunicaii. Un rol deosebit l au sistemele detelecomunicaii prin fibr optic (FO) i prin atmosfer,frde care o societate informaionalnu poate exist.

n lucrare sunt prezentate realizrile Laboratorului demicro-optoelectronical Universitii Tehnice a Moldovein domeniul elaborrii i confecionrii dispozitivelor isistemelor micro-optoelectronice, utilizate n comunicaii

prin FO i atmosfer. Dispozitivele au fost confecionate

7/25/2019 descrierea receptorilor in comunicatii

2/5

NOUA VIZIUNE ASUPRA CALIT

II EUROPENE

utiliznd heterostructurile semiconductoare ale compuilorIII-V, formate prin diverse metode tehnologice.

2. DIODE LASER

Diodele laser (DL) au fost confecionate n baza hetero-structurilor GaAs-AlGaAs i InP-InGaAsP cu lungimea deund a radiaiei emise n diapazonul 850-1550 nm i

puterea fluxului optic de la 1 mW pn la 500 mW.Heterostructurile planare au fost formate prin metodaepitaxiei din fazgazoas, utiliznd compui metaloorga-nici. Stratul activ al diodelor laser, izolat electric i optic,cu lungimea rezonatorului optic 500-1000 m, se formeaz

prin dizolvare i recretere, folosind epitaxia din fazlichidla temperaturi joase. Structura unei diode laser custrat activ ngropat este prezentatn figura 1.

Fig. 1. Structura diodei laser cu strat activ ngropat.Contactele ohmice pe straturile p i n se formeaz

prin evaporare termicn vid a metalelor Au/Cr/Zn/Au i,respectiv, Au/Ge/Au. Rezonatorul optic de tip Fabry-Peroteste confecionat prin clivarea structurii semiconductoaren vid i depunerea in-situa filmelor subiri din SiO2/Si.Coeficientul de reflexie al oglinzilor constituie 5% i,respectiv, 95%. Chip-ul diodei laser se monteaz peambazprin intermediul aliajelor (Sn+In) cu temperaturde topire joas.

Pentru comunicaii prin fibroptica fost elaborat unmodul de cuplare ce permite poziionarea fibrei optice fade stratul activ al diodei laser. Pentru a reduce pierderileoptice n modulul de cuplare, la captul fibrei optice seformeazo microlentilsfericprin corodarea chimica

nveliului fibrei optice i topirea miezului n arc electric.n figura 2 sunt prezentate fotografia structurii DL cuplatecu FO (a), caracteristicile eficienei cuplrii i putereaoptica radiaiei laser introduse n FO n prezena micro-lentilelor cu raza lentilei de 8 m, confecionate printopire n arc electric (b) i prin combinarea metodelor de

corodare chimic i fuziune n arc electric (c). Eficienamajora cuplrii n al doilea caz se datoreazidentitiicoeficientului de refracie a microlentilei i al FO. Pentrulungimea de unda radiaiei = 1,3 m, eficiena cuplriidiodei laser cu FO monomod constituie, n primul caz,35%, iar n cazul al doilea, 60%.

Pentru sisteme optoelectronice de comunicaii prinatmosfer au fost utilizate diode laser n baza hetero-structurilor InGaAs/InGaAsP/GaAs cu lungimea de und1,06 m, puterea optica radiaiei emise 500 mW.

Colimarea fluxului optic emis se efectueazcu ajutorulunei lentile cilindrice cu raza de 50 m, plasat la o

distande 25 m de stratul activ al diodei laser, i a uneilentile sferice cu diametrul 10mm i distana focal15 mm.Fotografiile structurii DL cu lentil cilindric i a mo-dulului DL cu colimator sunt expuse n figura 3, iar ntabelul 1 sunt prezentai parametrii de bazai modulului.

Utilizarea microlentilei cilindrice permite diminuareapierderilor optice pnla 20%, asigurnd o divergen afluxului optic de 1-3 mrad.

Tabelul 1

Puterea opticmaxima radiaiei colimate, mW 500Lungimea de unda radiaiei emise 23oC, nm 1060

Curentul de lucru pentru puterea optic500 mW,mA

850

Tensiunea de polarizare pentru putereaP0= 50mW, V

2.1

Curentul maxim, mA 1000Banda de emisie , nm

7/25/2019 descrierea receptorilor in comunicatii

3/5

a fotografia structurii DL cuplate cu FO; b caracteristica eficienei cuplrii; c-caracteristica puteriioptice a radiaiei laser introduse n FO n prezena microlentilelor (1 utiliznd topirea FO n arc electric;

2 utiliznd metoda corodrii nveliului i topirii miezului FO n arc electric).

Fig. 3:a structura DL cu lentilcilindric; b modulul DL cu colimator.

3. FOTODIODE

Pentru recepia semnalelor optice transmise prin FO aufost elaborate noi construcii de fotodiode (FD), care, spredeosebire de analogii clasici, posedcapaciti funcionaledeosebite. n figura 4 este reprezentatconstrucia unei FDn baza heterostructurilor InP/InGaAsP. FD posedfoto-sensibilitate selectivpentru doulungimi de und1i2, care poate fi modulatcu un grad de modulare a am-

plitudinii 100%prin intermediul tensiunilor de polarizare.

Fig. 4. Construcia FD n baza heterostructurilorInP/InGaAsP

n figura 5 sunt reprezentate diagramele energeticeale fotodiodei n lipsa polarizrii (a) i la polarizareinversa ambelor jonciuni p-n (b). Fotosensibilitatea se-lectivpentru 1= 1,24/h1i 2= 1,24/h2se asigur

prin condiiile: h1 = Eg1; h2 = Eg4; Eg4

7/25/2019 descrierea receptorilor in comunicatii

4/5

NOUA VIZIUNE ASUPRA CALIT

II EUROPENE

Fig. 5.Diagramele energetice ale fotodiodei n lipsa polarizrii (a)i la polarizare invers(b) a ambelor jonciuni p-n.

Pentru tensiuni de polarizare U < Uprag fotosensi-bilitatea este nul, iar pentru U > Upragea captvaloaremaxim. FD respective pot fi utilizate pentru recepiaconcomitenti selectiva dousemnale optice cu diverse

lungimi de und, transmise prin FO. n plus, FD au capa-citatea de a selecta semnalele optice cu aceeai lungime deund, dar cu diferite frecvene de modulare. Semnalul va firecepionat de FD n cazul cnd frecvena de modulare asemnalului optic va coincide cu frecvena de modulare atensiunii de polarizare. FD elaborate permit sporirea dedouori a vitezei de transmitere a informaiei i selectareacanalelor dintr-un larg pachet de semnale transmiseconcomitent prin diverse medii. Fotografia modulului decuplare a FO cu FD este prezentatn figura 7.

Fig. 6. Caracteristica volt-amperica fotodiodei.

Fig. 7.Modulul de cuplare al FD cu FO.

4. FOTORECEPTORI CU SENSIBILITATE

UNI- I BIDIMENSIONAL

Pentru sistemele optoelectronice ce utilizeaz semna-lele optice transmise prin atmosferau fost confecionateFD p-i-n cu sensibilitate uni- i bidimensional. Fotografia

unei FD cu sensibilitate bidimensional(FD-cuadrant) este

prezentatn figura 8. Aici, structura fotosensibil a FDeste divizat n patru sectoare identice, conectate dife-renial la dourezistene de sarcin. Atunci cnd semnaluloptic incident este simetric fa de centrul FD-cuadrant,semnalele difereniale ale sectoarelor opuse sunt egale cuzero. La deplasarea semnalului optic dupcoordonatelex

i y fa de centru, semnalele difereniale devin propor-ionale cu componentele deplasrii. Spre deosebire deanalogii existeni pe piaa internaional, FD-cuadrant ela-

borate, posedo fotosensibilitate selectivcu semilrgimeaspectrului fotosensibilitii 80 nm, ce permite excludereainfluenei fondului optic (fig. 9), sensibilitate sporit

pentru lungimea de und= 1,06 m (fereastropticnatmosfer) i dimensiuni reduse. Parametrii FD-cuadrantsunt inclui n tabelul 2.

Fig. 8.FD. cu sensibilitate bidimensional.

Fig. 9. Sensibilitatea spectrala FD clasice pe Sii a FD-cuadrant pe InGaAsP.

Pentru automatizarea proceselor tehnologice industrialea fost elaborato FD cu sensibilitate unidimensionalpe

baza Si monocristalin (fig. 10). Parametrii de bazsunt:intervalul liniar de msurri +10...10 mm; eroarea

msurrii 50 m; coeficientul de transfer 0,25 V/mm.

8 6 4 1

Uthr

0,5 1

I

hh1

2

4

6

I, mA

0,6 0,8 1,0 1,20

2

4

6

8

Iph

, a.u.

,m

Si

InGaAsP

7/25/2019 descrierea receptorilor in comunicatii

5/5

Fig. 10.FD cu sensibilitate unidimensionalpe baza Simonocristalin.

5. CONCLUZII

n Laboratorul de micro-optoelectronic al Universi-tii Tehnice a Moldovei au fost elaborate dispozitiveoptoelectronice originale pentru sisteme de comunicaiioptice cu diverse aplicaii. Dispozitivele posed caracte-

ristici i parametri de performan i pot fi optimizatepentru diverse aplicaii.

Tehnologia de confecionare a acestor dispozitivepoate fi implementatfrdificulti la orice ntreprinderede producere a dispozitivelor micro-optoelectronice pe

bazde semiconductori.

NOI APARIII N EDITURA AGIR

Adelaida Mateescu, Grazziela NiculescuSISTEME DE TELECOMUNICAII

Format 170240 mm, 160 pagini, 250.000 lei/exemplar

Lucrarea cuprinde o prezentare general a sistemelor moderne de telecomunicaii.Primele ase capitole se referla principiile i tehnicile de comutaie i de semnalizare,incluznd i cteva elemente de inginerie a traficului. Partea a doua (capitolele 7-11)dezvoltprincipiile i tehnologiile diferitelor sisteme de transmisiuni (cu ci multiple, pentru

comunicaii optice, satelitare i cu mobile). Dezvoltrii ultimelor generaii de comunicaiimobile i este acordato atenie special.

Interesul specialitilor i nu numai al lor pentru tehnologia reelelor de comunicaii acrescut n ultimii ani. n acelai timp, dinamica de dezvoltare rapida domeniului necesitreactualizri ritmice a cunotinelor legate de noile tehnologii. n acest context, formarea i

perfecionarea prin educaie continu, n cadrul formelor de nvmnt clasice, ca i nafara acestora, este de mare actualitate. Lucrarea de fava veni n sprijinul tuturor celorce sunt interesai de nivelul actual al sistemelor de telecomunicaii.

Tabelul 2

Parametri Valori

Dimensiunile chip-ului, mm mm 3 3Diametrul fotodiodei cuadrant-detector, mm 2,6Raza sectoarelor fotosensibile (RQ), mm 1

Lungimea de unda radiaiei emise n mamimulfotosensibilitii (max), m 1,06

Semilrgimea spectrului fotosensibilitii (), nm 1Timpul de rspuns, ns