激光器與光發(fā)射機(已修改)
2024-10-27 15:15 本頁面
【正文】 激光器與光發(fā)射機 2組 ? 光源 1. 半導體激光器 (LD)工作原理和基本結(jié)構(gòu) 2. 自發(fā)發(fā)射和受激發(fā)射的特點 3. FP諧振腔 4. 半導體激光器的主要特性 5. 分布反饋激光器 DFB LD 6. 半導體激光器 LD 7. 發(fā)光二極管 LED ? 光發(fā)射機 1. 調(diào)制 2. 光發(fā)射機的基本組成 3. 半導體激光器的瞬態(tài)性質(zhì) 4. 激光器 控制電路 光源 ? 半導體激光器 (LD)工作原理和基本結(jié)構(gòu) ? 半導體激光器的主要特性 ? 分布反饋激光器 ? 發(fā)光二極管 (LED) ? 半導體光源一般性能和應用 半導體激光器 (LD)工作原理和基本結(jié)構(gòu) ? 基本結(jié)構(gòu)包括 :工作物質(zhì) ,揩振腔和泵浦源 .其中 工作物質(zhì)和泵浦源 是實現(xiàn)光的自發(fā)發(fā)射、受激吸收和受激發(fā)射的最基本條件。 ? 自發(fā)發(fā)射 ：大量處于高能級的粒子，各自分別發(fā)射一列一列頻率為 ?=(E2 E1) /h的光波，但各列光波之間沒有固定的相位關系，可以有不同的偏振方向，沿所有可能的方向傳播。各光子彼此無關。 ? 受激發(fā)射 ：處于高能級 E2的粒子受到光子能量為 ?的光照射時，粒子會由于這種入射光的刺激而發(fā)射出與入射光一模一樣的光子，并躍遷到低能級E1上。有 相同的偏振方向和傳播方向 。 自發(fā)發(fā)射和受激發(fā)射的特點 ? 自發(fā)發(fā)射的同時總伴有受激發(fā)射發(fā)生。 ? 在熱平衡情況下，自發(fā)發(fā)射占絕對優(yōu)勢。 ? 當外界給系統(tǒng)提供能量時，如采用光照（即光泵）或電流注入（即電泵），打破熱平衡狀態(tài)，大量粒子處于高能級，即粒子數(shù)反轉(zhuǎn)后，在發(fā)光束方向上的受激發(fā)射比自發(fā)發(fā)射的強度大幾個數(shù)量級。 ? 總結(jié)激光發(fā)射的首要條件： ? 工作物質(zhì)（即能實現(xiàn)粒子躍遷的晶體材料，如 GaAs和InGaAsP） ? 外界供給能量 ?滿足粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（常采用電流注入法） FP諧振腔 ? 只有增益介質(zhì)而無光學 反饋裝置，便不能形成激光 ? 將已實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 的系統(tǒng)置于嚴格平行的一對 反射鏡之間便形成 FP諧振腔。 光在兩個反射鏡之間往返多 次過程中，得到放大。 半導體激光器的主要特性 ? 發(fā)射波長和光譜特性 h?=Eg 式中 ?=c/λ, ?(Hz)和 λ=(μm)分別為發(fā)射光的頻率和波長， c=3 108m/s為光速，h= 1034JS為普朗克常數(shù)，1ev= 1019J。得到： λ=hc/Eg= 激光器縱模的概念： 激光器的縱模反映激光器的光譜性質(zhì)。對于半導體激光器，當注入電流低于閾值時，發(fā)射光譜是導帶和價帶的自發(fā)發(fā)射譜，譜線較寬；只有當激光器的注入電流大于閾值后，諧振腔里的增益才大于損耗，自發(fā)發(fā)射譜線中滿足駐波條件的光頻率才能在諧振腔里振蕩并建立起場強，這個場強使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的能級間產(chǎn)生受激輻射，而其他頻率的光卻受到抑制，使激光器的輸出光譜呈現(xiàn)出以一個或幾個模式振蕩，這種振蕩稱之為激光器的縱模。 (a)
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