光电子的技术-应用结篇.ppt

激光器的物理原理;基本概念: ?;激光器的组成;激光器分类及其工作物质;什么是发光二极管（LED）？;光纤通信系统的基本组成; 基本光纤传输系统的三个组成部分;光源： ·发光二极管（LED）：自发辐射，输出光功率小，谱宽，稳定，长寿命（107），价低，适用于小容量、短距离传输系统。 ·激光二极管（LD）：受激辐射，输出光功率大，谱窄，波长稳定，长寿命（105至106），价高，适用于大容量、长距离传输系统。 光调制器：目前采用强度调制（由于光源频谱不纯，尚未实现相干光通信）；分内调制和外调制，对于数字调制，用光脉冲的有无代表数字信息（0和1）。;电信号对光的调制的实现方式 直接调制 用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，使输出光随电信号变化而实现的。 这种方案技术简单，成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。 外调制 把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。 外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用。 ; 图 1.5两种调制方案 (a) 直接调制； (b) 间接调制(外调制) ; 2. 光纤线路 功能：是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变(失真)和衰减传输到光接收机 组成:光纤、光纤接头和光纤连接器 低损耗 “窗口”：普通石英光纤在近红外波段，除杂质吸收峰外，其损耗随波长的增加而减小，在0.85 μm、1.31 μm和1.55 μm有三个损耗很小的波长“窗口”，见后图。 光源激光器的发射波长和光检测器光电二极管的波长响应，都要和光纤这三个波长窗口相一致。 目前在实验室条件下，1.55 μm的损耗已达到0.154 dB/km， 接近石英光纤损耗的理论极限。;3、光接收机 功能：是把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号 组成部分：耦合器，光电检测器，解调器 组成框图： ;光检测器的功能：光信号的解调（O/E） 光检测器的类型：PIN光电二极管、雪崩光电二极管（APD） 光接收机的灵敏度取决于噪声特性（包括光检测器的噪声和电放大器的噪声）和误码率指标 APD是有增益的光电二极管适用于灵敏度要求较高的场合，但需采用复杂的温度补偿电路，故成本高；在灵敏度要求不高的场合，宜采用PIN管。 光接收机中还有电的放大器、自动增益控制电路、均衡再生电路等。;;液晶器件所基于的三种光学特性;（3）液晶的电光效应;激光显示技术分为三种类型： （一）是激光阴极射线管LCRT（Laser Cathode Ray Tube），基本原理是用半导体激光器代替阴极射线显像管的荧光屏来实现的一种新型显示器件。 （二）是激光光阀显示，基本原理是激光速仅用来改变某些材料（如液晶等）的光学参数（折射率或透过率），而再用另外的光源把这种光学参数变化而构成的像投射到屏幕上，从而实现图像显示。 （三）是直观式（点扫描）电视激光显示，它是将经过信号调制了的RGB三色激光束直接通过机械扫描方法偏转扫描到显示屏上。;光电成像器件;半导体结型光电器件;二、光照下的p-n结： 1、p-n结光电效应和两种工作模式 1)p-n结光电效应; 2)两种工作模式 零电压偏置：光照下无外加电压，即光生伏效应，称光伏工作模式。 ; 光电池;一、光电池的原理及基本结构： 1、原理：零偏置或反偏置下p-n结的光生伏效应;1. 硅系太阳能电池;半导体光电二极管 半导体光电三极管;光电二极管和光电池的主要差别：用途不同;特殊的光电二极管;第5章 光电成像系统 ;3 CMOS与CCD器件的比较 ; 光信号的调制 光调制的基本概念 电光调制 声光调制 磁光调制;激光调制与偏转技术;1. 纵向电光调制（通光方向与电场方向一致） ;2．横向电光调制（通光方向与电场方向垂直） 物理光学已经讲过，横向电光效应可以分为三种不同的运用方式： (1)沿z轴方向加电场，通光方向垂直于z轴，并与x或y 袖成45o夹角(晶体为45o-z切割)。 (2)沿x方向加电场(即电场方向垂直于x光袖)，通光方向 垂宜于x铀，并与z轴成45o 夹角(晶体