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3.2 L'interface optoélectronique
d'émission
Les sources en transmission par fibre optique servent
à convertir le signal électrique en signal lumineux qui est plus
adapté au support de transmission. Pour cela, on a besoin des composants
à semi-conducteurs tels que les diodes électroluminescentes DEL
et les diodes LASER dont leurs dimensions sont bien adaptées au
diamètre du coeur de la fibre. Ces composants peuvent en effet
être modulés à des fréquences élevées
sous des tensions faibles. [16]
Les semi-conducteurs sont des matériaux
présentant une conductivité électrique
intermédiaire entre les métaux et les isolants.
3.2.1 La diode électroluminescente
3.2.1.1 Principe d'émission de lumière
dans une DEL
Dans un semi-conducteur, un courant électrique est
favorisé par deux types de porteurs : les électrons et les trous.
Les propriétés d'un semi-conducteur (c'est-à dire le
nombre de porteurs, électrons ou trous) peuvent être
contrôlées en le dopant avec des impuretés (autres
matériaux). Un semi-conducteur présentant plus d'électrons
que de trous est alors dit de type N, tandis qu'un semi-conducteur
présentant plus de trous que d'électrons est dit de type P.
Les transitions dans la diode à semi-conducteur
correspondent à une recombinaison des niveaux tendant à combler
les trous de la bande de valence par la transition des électrons en
provenance de la bande de conduction. Cette recombinaison d'une paire
électron-trou est radiative : il y a alors émission de
rayonnement et c'est le cas des diodes électroluminescentes
Une diode électroluminescente, couramment
abrégée sous le sigle DEL et le plus souvent sous l'anglicisme
LED (Light Emitting Diode) est un composant électronique capable
d'émettre de la lumière lorsqu'il est parcouru par un courant
électrique. C'est le composant le plus simple, qui réalise
directement l'émission de photons par recombinaison de paires
électron-trou. [14][19]
3.2.1.2 Caractéristiques des diodes DEL
Une diode électroluminescente ne laisse passer le courant
électrique que dans un seul sens et produit un rayonnement non
cohérent à partir de la conversion d'énergie
électrique lorsqu'un courant la traverse. Une diode
électroluminescente se symbolise comme suit :
Figure 3.02 : Symbole d'une diode
électroluminescente
Ces diodes sont polarisées : on raccorde le pôle
« - » à la cathode et donc le pôle « + »
à l'anode. Les DEL sont généralement constituées
par des matériaux semi-conducteurs d'Arséniure de
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Gallium (GaAs) à la longueur d'onde 850 nm qui
fonctionnent dans le rouge visible et Arséniure de Galium-Aluminium
(AlGaAs) pour diode infrarouge qui émette un rayon invisible à
1300 nm. Elles peuvent travailler dans la gamme de courant de quelques
milliampères jusqu'à des centaines de milliampères.
La puissance lumineuse émise est alors pratiquement
proportionnelle au courant injecté, avec un rendement externe
médiocre ; en particulier, seule une faible partie peut être
couplée dans une fibre optique à cause de la forte divergence. En
effet, une diode électroluminescente convertit environ 40 à 60%
de l'énergie électrique en lumière, le reste étant
dégagé sous forme de chaleur. Le spectre typique de
l'émission spontanée, est continu et assez large, d'où
forte sensibilité à la dispersion chromatique. La largeur de
spectre d'une DEL est environ 50 nm et représenté dans la figure
ci-dessous.
Figure 3.03 : Spectre d'émission d'une
DEL
Quant au rendement, la technologie actuelle permet d'avoir un
rendement d'émission de l'ordre de 20 à 200 mW/A. [7]
Dans les liaisons longues distances, les DEL ne sont pas
très convaincantes vue leur largeur de bande un peu large et leur
sensibilité à la dispersion chromatique.
En contre partie une DEL présente une faible
quantité de bruit ainsi qu'un coût relativement faible. Elles sont
employées dans les réseaux locaux.
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