光纖用通訊LED（Fiber Comminucation LED）

光纖用通訊LED（Fiber Comminucation LED）
國立彰化師範大學光電科技研究所張淑貞碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

光纖通訊用LED可適用於作為光通訊的光源型式，不僅和通訊距離有關，更取決於需求的頻寬。對於短傳輸用途，例如局部網路，LED是常被選擇的。因為他們可簡單的被驅動，較經濟，有較長的生命期，並可提供所需的輸出功率，即使是他們的輸出頻譜比雷射二極體寬；LED經常和斜射率光纖一齊使用，因為斜射率光纖主要為內膜而非外膜，對長距離傳輸和寬帶通訊必定會使用雷射二極體，因為它們有窄的線寬，高輸出功率以及較高的信號帶寬能力。

有兩種基本形式的LED元件。
假如光輻射是由復合平面區域發射，則此元件為面發射LED (SLED)，假如光輻射是由晶體邊緣區域發射，亦即晶體面垂直主動層的區域，則此LED為一邊緣發射LED (ELED)。

最簡單的方法，將面發射輻射耦合到光纖是蝕刻於平面井狀LED結構，並使光纖盡可能貼近井底，即輻射的主動區，這種形式的結構，稱為普羅斯型元件，環氧樹脂被用來黏著光纖，並提供玻璃光纖和LED結構的折射率匹配，以盡可能捕捉較多的光線；注意雙異質結構LED也使用這種方式，光子從主動區(例如p-GaAS)發射時，並沒有被鄰近層，(AlGaAs)具有較大的能隙吸收；

另一種方法是使用截斷式球面透鏡(微透鏡)，其具有高的折射率(n=1.9~2)以聚光到光纖，透鏡以一折射率匹配的黏著劑黏合於LED提供一較大的光強度和光束，並比面發射型LED有較佳的平面度，例如，顯示一操作在~1.5μm下，典型的邊發射LED結構，光帶被較寬能隙包圍之雙異質結構所形成的介質波，導引到晶體的邊緣，注入載子復合發生於InGaAs主動區，其能隙近似0.83eV，復合是被限制於這層，因為週遭環繞著InGaAsP層 (限制層)，其具有較寬能隙(1ev)及InGaAs/InGaAs/InGaAsP層，以形成雙異質結構，光由主動層(InGaAs)發射，並發散至鄰近層(InGaAsP)，其可收納光並引導它沿著晶體到達邊緣，InP具有較寬能隙(1.35eV)，因此，具有比InGaAsP小的折射率，這兩個InP層相連著InGaAsP層，以形成包覆層，並因此可侷限光到雙異質接面DH結構中。 通常有一些透鏡系統是可方便的將ELED的輻射耦合到光纖，例如一半球狀的透鏡，被接合到光纖端，以對準光束到光纖中。斜射率棒型透鏡為一玻璃棒，它的截面具有拋物線的折射率分佈，並延棒軸有一最大的折射率，它像是一個大直徑、短長度斜射率”光纖”，GRIN棒型透鏡能用來聚焦ELED的光，使它進入光纖中，這樣的耦合對單模光纖特別有用，因為他們的核心直徑典型在~10μm。

參考資料：光電子學與光子學-原理與應用 全威圖書有限公司 原著 S.O. Kasap 2003