TCEF II (b) 8) LEDs y láseres a) Explica brevemente qué misión

TCEF II (b)
8) LEDs y láseres
a) Explica brevemente qué misión tiene el nitrógeno en los LED de GaP:N
b) Representa la anchura de banda prohibida Eg(z) y el índice de refracción n(z) para las diferentes
capas de un diodo láser de confinamiento separado, indicando
(i)
cuál es la capa activa, cuál es la guía de ondas y cuál es la capa cladding
(ii)
el dopado (P, N o I) de cada una de las capas
(iii)
en qué capa(s) se encuentra la luz y en qué capa(s) se encuentra la ganancia.
c) Dibuja esquemáticamente la estructura de un láser DBR. Di también por qué es posible
conseguir con este tipo de láseres una gran velocidad de transmisión de datos por fibra óptica a
larga distancia.
d) Di qué es VCSEL y qué ventajas ofrece en comparación con los láseres convencionales
9) Fotodiodos
(a) Dibuja esquemáticamente las características I-V de un fotodiodo para diferentes potencias de
iluminación (0, P, 2P) y señala sobre cada una de ellas el punto de operación correspondiente al
circuitillo de la figura.
(b) Explica a que se debe la disminución de la eficiencia cuántica de los PD de silicio para
longitudes de onda cortas, y di también cómo se puede solucionar.
(c) Un determinado fotodiodo tiene una sensibilidad (responsividad) de 0.55 A/W para λ= 660 nm.
Argumenta numéricamente si es posible o no asegurar si tiene capa antirreflejante
(d) Menciona de qué materiales son los fotodiodos utilizados para:
(i)
lectores de CD:
(ii)
detección de luz visible:
(iii)
mandos a distancia:
(iv)
receptores en comunicación por fibra óptica a alta velocidad en 1.3µm:
(v)
medición de la potencia óptica de un láser de comunicación con emisión en 1.55µm:
10) El TOLD-9225 es un diodo láser de visible con longitud de onda de emisión de 670 nm y
potencia óptica de salida de hasta 10 mW. En la figura se muestran sus curvas P-I para diferentes
temperaturas
Calcula, indicando las operaciones:
a) su eficiencia cuántica diferencial ηdq y su
eficiencia de conversión de potencia ηP para
25ºC y Po=6mW, sabiendo que en esas
condiciones VF=2.3 V
ηdq =....... %
ηP =....... %
b) el coeficiente de temperatura de la corriente umbral (To), indicando también los valores de la
corriente umbral a 0ºC y a 50 ºC
Ith(0ºC)=...........mA
Ith(50ºC)=.........mA
To=.........K
c) la distancia entre modos longitudinales (λF) suponiendo que la longitud de la cavidad es 500 µm
y el índice de refracción efectivo es n=3.5.
λF=..........nm
d) Explica por qué es ventajoso utilizar láseres de visible (en vez de láseres de infrarrojo) en los
lectores de DVD