2012光源与光检测器C4.ppt

I(注入电流） t （ a） n（电子密度） nth t （b） s（光子密度） s 0 td t1 t2 t3 t（c） 激光器瞬态过程 a）0~ td ，有I，n↑，无S， 当t= td时 ， n= nth ，有光。 ↓当阶跃电流I（I 〉Ith）注入激光器时，有源区自由电子密度n↑，开始了有源区里导带电子的填充，由于有源区电子密度n的增加与时间呈指数关系， 而当n小于阀值电子密度nth 时，激光器并不激射，从而使输出光功率存在一段初始的延迟时间，电光延迟时间用td 表示。 瞬态性质 瞬态性质 b）td ~ t1 ，n↑，s↑，t= t1时，nmax 。 s有源区里的电子密度达到阀值以后，激光器开始激射，但是光子密度的增加也有一个时间过程，只要光子密度还没有达到它的稳态值，电子密度将继续增加，造成导带中电子的超量填充，当t= t1时，光子密度达到稳态值s，电子密度达到最大值。 瞬态性质 c）t1~ t2，n↓，s↑， 在t= t2， n= nth ，smax。 由于导带中有超量存储的电子，有源区里的光场也已经建立起来，结果使受激过程迅速增加，光子密度迅速上升，同时使电子密度开始下降，当t=t2时，光子密度达到峰值，而电子密度下降到阀值的浓度。 瞬态性质 d）t2~ t3，n↓，s↑，在t= t3 ， n= nmin， 光子逸出腔外需要一定的时间（光子寿命Tph），在t t2后有源区里的过量复合过程仍然持续一段时间，使电子密度继续下降到之下，从而使光子密度也开始迅速下降，当t= t3 时，电子密度下降到最低点，激射可能停止或减弱。 瞬态性质 于是重新开始了导带底电子的填充过程，只是由于电子的存储效应，这一次电子的填充时间比上次短，电子密度和光子密度的过冲也比上次小，这种衰减的振荡过程重复进行直到输出光功率达到稳定值。 电光延迟过程发生在阀值以下，此时受激辐射过程可以忽略，只考虑自发辐射，可得电光延迟时间的表达式为： τsp——自发复合寿命 j——注入电流密度 jth——阀值电流密度 jo——预偏置电流密度 瞬态性质 减小电光延迟时间的途径应是设法加大注入电流，具体的方法就是对激光器加直流预偏置电流，使在脉冲到来之前已将有源区里的电子密度提高到一定的程度，从而使脉冲到来时，有源区的电子密度很快便达到阀值，从而大大减少电光延迟时间，而且使张驰振荡也得到一定程度的抑制。 jm——脉冲调制电流密度 j0——预偏置电流密度 如果j0→jth （j0 = jth ），由上式知电光延迟时间td将为零。 码型效应 定义：指激光器在传输一系列脉冲信息时，后一个光脉冲幅度大于前一个光脉冲幅度。 解释：两个连“1”脉冲调制激光器时出现的现象 当第一个电流脉冲过后，存储在有源区里的电子以指数形式（esp-t/τ）衰减，使电子密度回到初始状态有一个与τsp 相应的时间过程。如果调制速度很高，脉冲间隔小于τsp ，会使第二个电流脉冲到来时前一个电流脉冲注入的电子并没有完全复合消失，这些存储的电子起到直流预偏置的作用，使有源区里的电子密度高于脉冲到