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UFF – Universidade Federal Fluminense
CTC – Centro Tecnológico
TCE – Escola da Engenharia
TET – Departamento de Engenharia de Telecomunicações
Disciplina: Comunicações Óticas I
Prof.: Pablo
Fontes
de 
Luz
Monitor - José Luiz G. Ramos
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Tópicos
Fontes de Luz
Princípios de emissão luz
LED
Diodo Laser
Encapsulamento
Monitor - José Luiz G. Ramos
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Fontes de Luz
 Nos sistemas óticos, a informação é carregada nos feixes de luz.
 Os feixes óticos são gerados por dispositivos que convertem energia elétrica em energia ótica
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Fontes de Luz
Conversão eletro-ótica
Monitor - José Luiz G. Ramos
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Fontes de Luz
 Os dois principais dispositivos utilizados são:
LED – Light Emition Diode
ILD – Injection Laser Diode
Semicondutores compostos por:
 Arseneto de Gálio e Alumínio (GaAIAs);
 Fosfato de Arseneto de gálio e Alumínio (GaAIAsP), ou
 Fosfato de Arseneto de Gálio e Índio (GaInAsP). 
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Fontes de Luz
LED
Junção PN:
Emissão de luz próxima à região do Infra-Vermelho
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Fontes de Luz
LED
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Fontes de Luz
LED
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Fontes de Luz
LED
O comprimento de onda da luz emitida proporcional a energia interna. Os comprimentos típicos são de 820 nm à 1700 nm.
Em temperatura ambiente, a banda típica de 3 dB é de 40 nm à 820 nm.
A eficiência não é 100% devido às recombinações entre elétrons e lacunas.
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Fontes de Luz
LED
Os dois principais LEDs utilizados são:
LED emissor de borda:
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Fontes de Luz
LED
LED emissor de superfície: possui melhor emissão que o anterior, porém as perdas por acoplamento são maiores. Possui banda de modulação menor. 
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Fontes de Luz
LED
Características de Operação
P=N iWg
Relação Linear
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Fontes de Luz
LED
 i = idc + ispsen(wt)
P = Pdc + Pspsen(wt)
Obs: 
Pdc representa a média de potência.
Existe uma corrente dc para manter a corrente sempre no mesmo sentido.
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Fontes de Luz
LED
Taxa de modulação limitada pela fonte
Presença de capacitâncias parasitas e curto-circuitos em altas freqüências.
O tempo de vida da carga portadora, T, tempo médio para as cargas injetadas recombinarem limita a modulação.
 
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Fontes de Luz
LED
Obs: W – freqüência do sinal elétrico.
 Quando w = 1 / T, a potência ac é reduzida por um fator 0.707, 3dB
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Fontes de Luz
LED
Encapsulamento
Os LEDs podem ser colocados em diferentes tipos de cápsulas. Algumas melhoram a eficiência e outras o acoplamento.
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Fontes de Luz
LED
Encapsulamento
A figura acima mostra 2 tipos de montagem. Na primeira o LED é coberto por um vidro por onde a luz passa. O segundo é semelhante, porém possui uma lente externa para melhorar o acoplamento e diminuir as perdas.
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LED
Encapsulamento
A figura abaixo mostra outro tipo de montagem onde uma microlente é colocada diretamente no emissor. Dessa forma, o feixe de luz não diverge tanto. 
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ILD
O laser é um oscilador, gerador de altas freqüências.
Existem 3 tipos básicos de LASER: 
A gás, operando na região visível do espectro. Usado em testes de fibras.
Ex: Detecção de rompimento de fibra e bolhas de ar na fibra.
Bulk Nd:YAG – Dispositivo de estado sólido. 
Fibra Laser – Mais utilizados nos sistemas de comunicação por fibras ópticas devido ao custo, dimensões e tensão de alimentação.
É mais indicado para sistemas de longas distâncias por acoplar maiores potências em fibras ópticas. 
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Fontes de Luz
ILD
Características comuns dos lasers:
Patamar de bombeamento (treshold) – A potência deve estar acima do patamar para a emissão. O LED irradia em qualquer nível de corrente.
Espectro de saída – A potência de saída é espalhada em uma faixa de freqüências como uma série de picos e vales. 
Diagrama de irradiação depende do tamanho da área emissora e dos modos de propagação.
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ILD
Analogia com os sistemas e rádio
 A oscilação ocorre somente quando o ganho excede todas as perdas no laser.
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ILD
Características de Operação
Relação entre corrente elétrica e potência ótica
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ILD
Sensibilidade do Diodo Laser
Temperatura
Ganho
Corrente de
treshold
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ILD
Esse efeito pode ser reduzido como o uso de cooler – junção semicondutora que muda a temperatura dependendo da direção do fluxo de corrente. O Diodo Laser é montado no cooler.
O comprimento de onda emitido muda pois o índice de refração muda de acordo com a temperatura
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ILD
 Diagrama de Irradiação
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ILD
Se diferencia do LED no arranjo dos materiais que o compõe.
Abaixo do treshold se comporta como o LED. Acima, o LASER começa a oscilar 
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Fontes de Luz
ILD
Encapsulamento
	O Encapsulamento dos LDs devem ser feitos garantindo que:
Todos os fios estejam hermeticamente lacrados.
O alinhamento do laser seja preciso para o perfeito acoplamento.
Para operações em altas temperaturas, o diodo seja montado em um cooler termoelétrico 
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ILD
Encapsulamento
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Fontes de Luz
ILD
Encapsulamento
Nesta montagem, o fotodetector mede a potência radiada pela parte posterior do emissor
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ILD
Encapsulamento
 O dispositivo anterior é colocado em uma estrutura elétrica chamada DIP (Dual in-line Package). Os pinos conectam o laser, fotodetector, cooler, monitor de temperatura à placa do circuito.
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