本科通信系统第10章.pdf

第10章光发射机与光接收机 第10章光发射机与光接收机 10.1 光源 10.2 光发射机 10.3 光电检测器 10.4 光接收机 10.5 光电集成器件与电路 第10章光发射机与光接收机 10.1 光 源 10.1.1 半导体光源的发光机理　 半导体发光器件是通过电子在能级之间的跃迁而发光的。 在构成半导体晶体的原子内部各个电子都占有所规定的能级。 如果让占据较高能级E 的电子跃迁到较低能级E 上，就会 i j 以光的形式放出等于能级差的能量，这时能级差E 和光的振荡 g 频率f 之间的关系为 E =hf (10.1) g -34 式中，h为普朗克常数(h=6.626 ×10 J·s) 。 第10章光发射机与光接收机 半导体发光器件由适当的P型材料和N型材料所构成，两种 材料的交界区形成P-N结，如果在P-N结上加上正向电压，则N 型区的电子及P型区的空穴源源不断地流向P- N 结区。在那里 电子与空穴自发地复合，复合时电子从高能级的导带跃迁至低 能级价带而产生与跃迁所释放的能量相等的光子。在这种情况 下， 各个光子在时间上及方向上都不相同，这种光称为自发 光, 该发光器件叫做发光管。其发光机理如图10.1 所示。 第10章光发射机与光接收机 E 导 E 导 E i 带 i 带 i hf 禁 带 hf hf hf 价 价 E E E j 带 j 带 j (a) (b) 图10.1 发光机理示意图 (a) 光的自发发射；(b) 光的受激发射 第10章光发射机与光接收机 另一种光称为激光，是利用谐振腔产生振荡的原理而获得 的。在P-N 结的两端加工出两个平行光洁的反射镜面。此镜面 垂直于P-N 结的平面，和它的长度方向形成一个谐振腔。当施 加正向电压于P-N结时，P-N结内首先发出自发光，其中部分光 子沿着与反射面垂直的方向前进，这一部分光子受反射镜面的 反射，在谐振腔内来回反射。同时，激光腔内的电子与空穴