caracteristicas de las fibras opticas - publicaciones de Roberto Ares

TRANSMISOR DE ENLACE OPTICO
lagunas de aceptor o electrones del donor y lagunas de aceptor. La longitud de onda será levemente diferente debido a que el
salto de energía también lo es.
3-Transición metálica: Las impurezas metálicas aportan niveles intermedios que permiten recombinaciones entre electrones
del semiconductor con lagunas de metal o electrones del metal con lagunas del semiconductor. En este caso la longitud de
onda difiere ampliamente de las anteriores.
4-Transición mediante fonones: El salto de energía se transforma en un fonón que es la partícula asociada a la energía
térmica. Se dice que se libera calor en lugar de luz.
5-Efecto Auger: La energía se transfiere desde un electrón a otro electrón de la BC el cual adquiere mayor energía y luego
la libera mediante un fonón. No existe radiación tornándose importante cuando la densidad de electrones es grande.
6-Emisión estimulada: Cuando la densidad de fotones es elevada puede ocurrir que un fotón actúe como catalizador para
otra transición, obteniéndose dos fotones de igual energía y en fase (emisión coherente).
7-Absorción: El fotón es absorbido por un electrón de la BV y pasa a la BC creándose un par electrón-laguna.
Por un lado el caso 3 no es deseado pues se emiten fotones fuera de la banda de longitudes de onda esperada, para disminuir
este efecto debemos aumentar la pureza durante la producción del semiconductor. El caso 2 debe ser tolerado debido a que
los dopantes son colocados deliberadamente. El caso 6 es deseado para la construcción de emisor Láser y el 7 para los
detectores de luz. El cómo se hace para evitar la emisión de calor (caso 4) da la clave para la selección del semiconductor.
1.2- SELECCIÓN DEL SEMICONDUCTOR
En la Fig 01 se muestra el diagrama de bandas de algunos semiconductores en función del momento K. Cada átomo posee
una estructura de bandas definida con un momento K determinado en cada instante (puede interpretarse como que cada
átomo tiene una "temperatura" individual y el promedio es la temperatura del material). La transición más probable es
aquella que involucra un mínimo salto de energía. En el Ge y Si el salto de menor energía ocurre para valores de K distintos;
no se conserva el momento cinético K. En el AsGa (Arseniuro de Galio) ocurre para el mismo valor de K; se conserva el
momento cinético K. Los del primer tipo se denominan materiales indirectos y los del segundo tipo se llaman materiales
directos.
En los indirectos existe un salto de energía y otro salto de momento cinético, es decir:
-Relación de Planck E = h.c/λ
-Relación DeBroglie K = p/h
donde p es la cantidad de movimiento transferida. La variación de K se traduce en una radiación térmica (fonón).
La probabilidad de transición radiactiva es 10 7 veces mayor en los materiales directos que en los indirectos. Para lograr
materiales directos debemos analizar la tabla periódica de semiconductores. Las posibles aleaciones son del tipo a) IV; b) III-
V y c) II-VI, ya que ofrecen estabilidad química. El caso a) y c) presentan materiales indirectos de baja eficiencia o que
emiten fuera de las longitudes de onda deseada (0,85 a 1,55 µm). Dentro del caso b) se tienen aleaciones ternarias y
cuaternarias que resultan de unir 3 y 4 elementos y pueden resultar materiales directos.
En la Fig 01 se muestra el diagrama de bandas del Al x Ga 1-x As; donde se parte del AsGa y se reemplazan x átomos de Ga
por igual cantidad de átomos de Al obteniendo el Arseniuro de Galio y Aluminio. Se observa que el AsGa es directo y el
AsAl es indirecto; se mantiene como semiconductor directo hasta x= 0,37. Variando x se modifica la estructura de bandas, se
incrementa la energía de transición y se disminuye la longitud de onda de emisión. Mientras en la primer ventana (0,85 µm)
se trabaja con derivados de AsGa, en la segunda y tercera (1,3 y 1,5 µm) se usan derivados de InP (fosfuro de Indio).
Son 4 las características que deben tenerse en cuenta para la selección del semiconductor:
-La energía de transición (longitud de onda).
-El índice de refracción.
-El parámetro de reticulado (lattice constant) de la red.
-La orientación cristalográfica del material del sustrato.
La energía de transición debe ser ajustable para las distintas capas de la estructura emisora; lo mismo debe ocurrir con el
índice de refracción. La orientación cristalográfica es (100) y permite el mejor corte de la oblea. La constante de reticulado
debe ser la misma en toda la estructura. Variaciones pequeñas producen dislocaciones perjudiciales en la red cristalográfica
causando un aumento de la recombinación no radiactiva.
La aleación ternaria tiene un grado de libertad lo que permite elegir el parámetro de la red o la energía de transición. La
aleación cuaternaria tiene dos grados de libertad y se representa como área entre curvas. Puede pensarse en una aleación de 5
1406-(2)
II
B
M
C
S