LED와 레이저다이오드의 일반적인 특성 비교

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1 LED와 레이저다이오드의 일반적인 특성 비교
LED는 제조하기가 쉽고 값이 싸지만, 수십 km 이상의 장 거리 광통신에는 적합하지 않 음 레이저다이오드는 가격이 비 싸지만, 출력 스펙트럼 폭이 좁아 분산의 영향을 덜 받는 다. 장거리 광통신에서는 예 외 없이 사용함 또한, 방향성이 좋아 광섬유 로 결합하기가 쉬우므로, 단 일모드 광섬유와 함께 사용함 다중모드 LD 단일모드 LD

2 반도체로 제조된 LED와 레이저다이오드의 특성
크기가 작아 직경이 작은 광섬유의 코어로 빛을 결합하기 쉽다. 소모 전력이 낮아 주로 집적회로(IC, Integrated Circuits)로 구성되는 주변 전자 장치와 하나의 패키지로 제조 가능하다. 수명이 길고 신뢰성이 높다. 일반 전자 제품에 사용되는 다른 발광소자와는 달리 광통신에서 사용하는 발광소자는 다음과 같은 사항이 더 고려되어야 한다. □ 출력 파장 □ 출력 스펙트럼 폭 □ 변조 속도

3 LED(Light-Emitting Diode)
장점 제조가 용이 가격이 낮음 크기가 작고 수명이 김 단점 광출력이 낮음  장거리 전송이 힘듬 출력 스펙트럼의 폭이 넓어 분산이 심함  비트율과 전송거리가 제한됨 빛의 방사 형태가 넓어 단일모드와 결합되는 광 출력의 양의 극히 적음  다중모드와 주로 사용됨 주요 응용 광통신 시스템 LAN과 같은 근거리용 비트율은 수십 Mb/s ~수백 Mb/s

4 LED의 동작 원리 지속적으로 빛을 방출을 위해서 전도대에 상당량의 전자가 계속 공급되어야 함
외부에서 반도체로 에너지를 계속 공급해주면 가능 반도체 소자에서 가장 적절하게 에너지를 공급하는 방법은 전류 공급 전류를 통해 제한된 영역에서 전자와 정공이 재결합함으로써 광자, 즉 빛이 방출되려면 반도체의 p-n 접합을 이용  순방향 바이어스된 p-n 접합 다이오드는 외부 전원에 의해 전류가 흐르므로, 공핍층에서 자유전자와 정공이 재결합함으로써 지속적으로 빛을 방출하게 된다.

5 LED의 구조와 방사 형태 빛이 LED 외부로 나오는 면에 따라 구분
표면 방출 LED(SLED)와 단면 방출 LED(ELED) 활성 영역 (active region) 재결합이 가장 활발하게 일어나 광자가 방출 되는 영역 주로 공핍층 부근 <동종접합 LED의 구조> p-n 접합 재료에 따라 구분 동종접합 LED : p-n 접합이 같은 반도체 재료로 이루어짐 이종접합 LED : p-n 접합이 다른 반도체 재료로 이루어짐

6 간단한 구조

7 동종접합 LED의 단점 이종 접합 LED 동종접합 LED의 활성 영역은 상대적으로 넓게 퍼져 있다.
단위 면적당 방출하는 광자의 수가 낮음 p형과 n형 반도체가 모두 같은 재료이므로 굴절률 역시 같다. 활성 영역에서 방출된 광자는 주위의 굴절률이 모두 같으므로, 사방으로 퍼져 상당수는 흡수 LED 외부로 방출된 빛도 방사각이 넓어 광섬유로 결합되는 효율이 낮다. 동종접합 LED는 실제 거의 사용되지 않음 이종 접합 LED 밴드갭 에너지와 굴절률이 서로 다른 반도체를 접합한 LED 이종접합 구조를 사용하면 활성 영역을 제한하여 재결합이 한정된 영역에서만 발생하게 하는 것이 가능 빛의 방출 방향을 한쪽으로 유도 가능

8 표면방출 LED (SLED)

9 SLED와 다중모드 광섬유를 직접 결합한 경우
결합효율을 높이기 위해 직접 결합을 많이 사용 SLED와 다중모드 광섬유를 직접 결합한 경우 결합효율을 높이기 위한 광섬유의 단면 개발자의 이름을 따서 버러스(Burrus) LED라 부름 상업적으로 성공한 최초의 GaAs/AlGaAs 이종접합 LED

10 모서리방출 LED(ELED)

11 SLED와 ELED SLED는 ELED보다 제조하기가 쉬워 가격이 싸지만, 광 출력이 낮고 동작 속도 역시 상대적으로 더 느린 편 ELED는 출력을 광섬유로 결합하기가 쉬우며, 동작 속도 역시 빠른 편 LED의 특성 비교