光纤通信-光源和光发射机(课堂版).pptVIP

*第4章光源和光发射机*1.光源的内调制LD的P－I特性曲线LED的P－I特性曲线注入电流超过阈值电流It后,基本是直线P-I曲线亦基本呈直线只要在呈直线的部位加入调制信号（即加入跟随输入信号变化的注入电流）,则输出的光功率P就跟随输入信号变化。于是,信号就调制到光波上了*第4章光源和光发射机*2.光源的外调制光源本身不被调制,但当光从光源射出以后在其传输的通道上被一只调制器调制。这只调制器是利用物质的电光、声光、磁光等效应对光波进行调制的,故有所谓的电光调制器、声光调制器、磁光调制器等,这种调制方式又称为间接调制。*第4章光源和光发射机*双异质结半导体激光器在单异质结激光器N-GaAs的左侧加N-GaAlAs双异质结激光器在有源区两侧,既限制了载流子,又限制了光波,而且阈值电流大大降低,实现了预期的目的.1.两侧位垒限制了电子从右侧，空穴从左侧逸出2.两侧边界都对光波进行了限制*第4章光源和光发射机**第4章光源和光发射机*双异质结激光器工作原理(a)双异质结构；(b)能带；(c)折射率分布；(d)光功率分布*第4章光源和光发射机*双异质结激光器的特性1.窄带隙的有源区材料被夹在宽带隙的限制层中,带隙差形成的势垒对载流子有限制作用2.折射率的分布满足导波条件,折射率差5％左右.光场限制强3.P-N结的两个端面是按照晶体的天然解理面切开的,天然解理面相当于反射面,一般反射系数为0.324.天然解理面表面镀膜可以得到很高的反射系数,组成光学谐振腔5.室温连续工作*第4章光源和光发射机**第4章光源和光发射机*作业1.产生激光需要满足哪些条件？*第4章光源和光发射机*4.3.3半导体激光器的工作特性半导体激光二极管LD（Laserdiode）,除具有二极管的一般特性以外,还具有特殊的光频特性.1.辐射波长λ2.P－I曲线3.光谱特性4.转换效率5.温度特性*第4章光源和光发射机*1.辐射波长λ辐射波长是由半导体的禁带决定的:若用eV为Eg的单位(1eV=1.602×10-19J),nm为λ的单位，则:即:物质禁带Eg（eV）波长（nm）Si（硅）1.171067Ge（锗）0.7751610GaAs（砷化镓）1.424876InP（铟磷）1.35924InGaAs（铟镓砷）0.75～1.241006～1664GaAlAs（镓铝砷）1.42～1.92650～879InGaAsP（铟镓砷磷）0.75～1.35924～1664*第4章光源和光发射机*2.P－I曲线LD的输出特性曲线对于半导体激光二极管,当外加正向电流达到某一值时,输出光功率将急剧增加,这时将产生激光振荡,这个电流值称为阈值电流,用It表示.“拐点”阈值电流I＞It激光I＜It荧光为了使光纤通信系统稳定可靠地工作,希望阈值电流越小越好。目前,最好的LD的阈值电流小于10mA。*第4章光源和光发射机*3.光谱特性“拐点”阈值电流I＞It激光I＜It荧光光谱很宽光谱突然变窄,谱线中心强度急剧增加*第4章光源和光发射机*3.光谱特性LD产生的激光有多纵模和单纵模单纵模激光器:只有一根谱线，细而窄，适用于长距离光纤传输系统多纵模激光器:谱线多而宽，适用于短距离光纤传输系统。观测激光器光谱特性时,光谱曲线最高点所对应的波长为中心波长最高点中心波长比最高点光功率低3dB谱线宽度比最高点光功率低3dB时曲线上的宽度为谱线宽度,Full-widthhalf-maximum(FWHM),通常也称为半高全宽目前,单模激光器的谱线宽度可以做到0.1nm以下*第4章光源和光发射机*4.转换效率LD实质上是把电功率直接转换成光功率的器件,衡量转换效率的高低常用功率转换效率来表示。激光器的功率转换效率定义为:R为与激光器的内部量子效率、激光波长和模式损耗有关的常数；V为工作电压；It为阈值电流；I为工作电流。*第4章光源和光发射机*5.温度特性激光器的阈值电流和光输出功率随温度变化的特性为温度特性。温度对LD的阈值电流影响很大:阈值电流随温度的升高而加大为了使光纤通信系统稳定、可靠地工作,一般都要采用自动温度控制电路,来