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Les lasers sont les composants essentiels des émetteurs-récepteurs optiques . Ils injectent un courant dans des matériaux semi-conducteurs, puis de la lumière laser grâce aux oscillations et à l'amplification des photons dans le résonateur. Actuellement, les lasers les plus couramment utilisés sont les lasers VCSEL, FP et DFB. Ils se distinguent par leurs matériaux semi-conducteurs et la structure de leur résonateur. Les lasers DFB sont plus onéreux que les lasers FP. Les modules optiques dont la portée est inférieure à 40 km utilisent généralement des lasers VCSEL ou FP ; pour des portées supérieures ou égales à 40 km, on utilise généralement des lasers DFB. Connaissez-vous les différents types de lasers pour émetteurs-récepteurs ? Approfondissons ces connaissances.
Laser LED
Une diode électroluminescente, ou LED, est composée d'un composé contenant du gallium (Ga), de l'arsenic (As), du phosphore (P) et de l'azote (N). Elle émet de la lumière visible lorsque des électrons se recombinent avec des trous, ce qui permet de fabriquer des diodes électroluminescentes. Dans les circuits et les appareils, elle sert à l'éclairage ou à l'affichage de texte ou de données numériques. Les diodes à l'arséniure de gallium sont rouges, celles au phosphure de gallium vertes, celles au carbure de silicium jaunes et celles au nitrure de gallium bleues. On distingue les diodes électroluminescentes organiques (OLED) et les diodes électroluminescentes inorganiques (LED) en raison de leur nature chimique.
Pour les systèmes de communication par fibre optique, les LED constituent la source lumineuse optimale lorsqu'une fibre multimode est utilisée et que le débit binaire est inférieur à 100-200 Mb/s, avec une puissance optique d'entrée de seulement quelques dizaines de microwatts. Contrairement aux lasers à semi-conducteurs, les LED ne nécessitent ni stabilisation thermique ni circuit de stabilisation optique, ce qui simplifie leur circuit de commande et réduit leur coût de production. Cependant, leur spectre d'émission, bien que performant, présente une faible directivité et une vitesse de réponse lente, les rendant ainsi réservées aux systèmes de communication à bas débit. Les lasers LED sont couramment utilisés dans les émetteurs-récepteurs multimodes 155 MHz 1×9.
Laser VCSEL
Le laser à émission de surface à cavité verticale (VCSEL) est un type de laser semi-conducteur dont le faisceau est perpendiculaire à la surface supérieure. Il est constitué d'une puce distincte généralement découpée par une fente, et se distingue du laser à émission par la tranche. Les VCSEL utilisent généralement des longueurs d'onde de 850 nm pour la transmission à courte portée, du Gigabit Ethernet à la fibre multimode SR 10GbE.
Le laser VCSEL présente de nombreux avantages par rapport aux lasers à émission par la tranche lors du processus de production. Les lasers à émission par la tranche ne peuvent être testés après leur fabrication. Un dysfonctionnement d'un laser à émission par la tranche entraîne un gaspillage de temps et de matériaux, dû à un mauvais contact ou à une croissance de matériau défectueuse. En revanche, la qualité du VCSEL peut être contrôlée et tout problème lié à la fabrication peut être résolu. Par exemple, si les pistes entre les diélectriques ne sont pas parfaitement connectées, la couche métallique supérieure peut ne pas être en contact avec la couche métallique de test lors du test de pré-assemblage, ce qui fausse les résultats. De plus, comme la lumière laser émise par le VCSEL est perpendiculaire à la zone de réaction, contrairement à celle des lasers à émission par la tranche, des dizaines de milliers de VCSEL peuvent être fabriqués simultanément sur une puce en arséniure de gallium de trois pouces. Enfin, même si la fabrication des VCSEL exige davantage de main-d'œuvre et de matériaux de précision, elle permet un meilleur contrôle des résultats de production.
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