תקשורת אופטית

תקשורת אופטית היא אמצעי המשתמש בקרינה אלקטרומגנטית להעברת מידע. המשדר יכול לשדר אותות חשמליים הממומרים לקרינה, שתומר בחזרה לאות חשמלי במקלט. בימינו, כדי להעביר מידע, נפוץ מאד השימוש בלייזרים (LASER = light amplification by stimulated emission of radiation) ובסיבים אופטיים, המסוגלים להעביר מידע רב ומהירות גדולה. בניסוי זה נעביר מידע אודות טמפרטורה של חצי מוליך על ידי המרת המידע לקרינה מאופננת קליטתו וניתוחו.

רקע תיאורטי

בעזרת קרן לייזר אחת וסיב אופטי אחד אפשר להעביר בו זמנית מיליוני שיחות טלפון או מאות שידורי תחנות טלוויזיה. איך זה מתבצע? תדר התנודה של גלי אור הוא בסדר גודל של [math]\displaystyle{ 1014 Hz }[/math] עד [math]\displaystyle{ 1015 Hz }[/math], כך שאפשר לאפנן אותם עם תדר גבוה מאד, לדוגמא [math]\displaystyle{ 1010 Hz }[/math]. לכל ערוץ טלפון בוחרים את תדר האפנון שלו, תדר זה הופך לגל נושא ביחס למידע הקולי שמועבר. בגלל שבקשר טלפוני, התדרים הנושאים של ערוצים שונים יכולים להיות במרווח של [math]\displaystyle{ 10 KHz }[/math] בלבד אחד מהשני, בתחום התדרים של Hz [math]\displaystyle{ 1010Hz }[/math] אפשר להכניס מיליון ערוצי טלפון. ברור שבכל ערוץ חייב להיות מקלט המכוון לתדר הנושא המתאים לו בלבד.

אנו נשתמש במערכת פשוטה מאד של מדידה מרחוק שבה דיודה פולטת אור (LED = light emitting diode) נמצאת בצד המשדר ופוטו-דיודה עם מגבר בצד הקולט. שני הצדדים יחוברו ע"י סיב אופטי (light guide).

דיודה פולטת אור עשויה מחצי מוליך הבנוי בצורת צומת p-n. צומת זה מחובר בממתח קדמי על מנת שיזרום בו זרם. כאשר האלקטרונים והחורים נסחפים לצומת הם יכולים להתחבר, לאבד מן האנרגיה שלהם ולפלוט פוטון. ה-LED מיצרת ספקטרום צר של תדרים ויכולה לשמש להעברת מידע אופטי תלוי תדר.

פוטו-דיודה