[工學(xué)]第3章通信用光器件(編輯修改稿)
2025-02-15 11:51 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電流 ,可消除啁啾采用外調(diào)制 ,第 3章 通信用光器件 光纖通信 輸出光脈沖的自脈動(dòng) 器才會(huì)出現(xiàn)曲線有明顯扭折的激光只有 IP ?第 3章 通信用光器件 光纖通信 半導(dǎo)體激光器 ? LD的光譜特性 ? 激光縱模 ? 注入電流低于閾值時(shí)，屬自發(fā)輻射，譜線較寬。 ? 注入電流剛達(dá)到閾值時(shí)，激光器呈多縱模振蕩。 ? 隨著注入電流的增加，主模的幅度增加，而邊模的幅度減小，振蕩數(shù)減少。 ? 有些激光器，如分布反饋激光器、分布布喇格反射激光器等，在高注入電流時(shí)可呈現(xiàn)出單縱模振蕩。 第 3章 通信用光器件 光纖通信 半導(dǎo)體激光器 ? LD的空間分布特性 ?激光橫模 ? 它表明激光光束的空間分布。 ? 可用近場(chǎng)圖和遠(yuǎn)場(chǎng)圖來(lái)表示。 ? 近場(chǎng)圖主要表明激光器輸出鏡面上光強(qiáng)的分布。 第 3章 通信用光器件 光纖通信 發(fā)光二極管 ? LED的結(jié)構(gòu) ? 它利用正向偏壓下的 PN結(jié)（雙異質(zhì)結(jié)），在激活區(qū)中載流子的復(fù)合而發(fā)出自發(fā)輻射的光，因此 LED產(chǎn)生的是一種非相干光，其譜線較寬，輻射角也較大。 ? LED的主要優(yōu)點(diǎn) ? 性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)，輸出光功率線性范圍寬，制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。 ? LED的主要缺點(diǎn) ? 輸出功率較小，發(fā)散角大，耦合效率低，譜線寬度較寬，調(diào)制頻率較低。 第 3章 通信用光器件 光纖通信 發(fā)光二極管 ? 面發(fā)光二極管 ?發(fā)光面與 PN結(jié)的結(jié)平面平行 ?指向性角為 1200 1200 ? 邊發(fā)光二極管 ?發(fā)光面與 PN結(jié)的結(jié)平面垂直 ?指向性角為 1200 300 面 發(fā) 光 二 極 管 邊 發(fā) 光 二 極 管 第 3章 通信用光器件 光纖通信 0 100 200 300 400 500051015正面發(fā)光側(cè)面發(fā)光電流 I / m A發(fā)射功率P / mW發(fā)光二極管 (LED)的 P I特性 第 3章 通信用光器件 光纖通信 發(fā)光二極管的工作特性 ? PI特性（溫度特性） ： ? 注入電流較小時(shí)， PI近似為線性關(guān)系；注入電流較大時(shí)， PI曲線會(huì)出現(xiàn)飽和。 ? 溫度的變化對(duì) PI特性的影響并不大。但溫度升高時(shí)輸出光功率降低 ? LED內(nèi)部發(fā)射功率可以達(dá)到幾個(gè)mW，但因與光纖的耦合效率很低，入纖功率最大也只能達(dá)到 100?W左右。 第 3章 通信用光器件 光纖通信 發(fā)光二極管 ? 光譜特性 ? 可以證明， LED的譜寬隨著發(fā)射波長(zhǎng)的平方增加而增加。 ? ?m的 GaAs LED譜線寬一般為 30～ 50nm。 ? ?m的 InGaAsP LED譜線寬一般為 50～ 80nm。 ? 由于光源的單色性較差，所以它只能用于容量較低的系統(tǒng)。 第 3章 通信用光器件 光纖通信 發(fā)光二級(jí)管 ? 調(diào)制特性 ?用電流信號(hào)調(diào)制發(fā)光二極管時(shí)，調(diào)制信號(hào)的碼率將受到 LED響應(yīng)特性的限制。 ?目前， InGaAsP LED可做到 ?c=2~5ns，相應(yīng)的調(diào)制帶寬在 50 ~140MHz的范圍，改進(jìn)的 LED調(diào)制速率可達(dá) 1GHz。 壽命。為有源區(qū)載流子的平均式中： ccdBf???233 ?第 3章 通信用光器件 光纖通信 第 3章 通信用光器件 光纖通信 表 (DFB LD)一般性能 第 3章 通信用光器件 光纖通信 ? 在光發(fā)射機(jī)中 ， 光源發(fā)出的光信號(hào)要送入光纖中去 ，這就涉及到光源與光纖的耦合問(wèn)題 。 ? 光源與光纖的耦合效率與光源的類型和光纖的類型有關(guān) 。 一般說(shuō)來(lái) ， LD與單模光纖的耦合效率可以達(dá)到30%~50%， LED與單模光纖的耦合效率非常低 ， 只有百分之幾 甚至更小 。 ? 影響耦合效率的主要因素是 光源的發(fā)散角 和 光纖的數(shù)值孔徑 。 發(fā)散角大 ， 耦合效率低；數(shù)值孔徑大 ， 耦合效率高 。 此外 ， 光源發(fā)光面和光纖端面的尺寸 、 形狀及兩者之間的距離都會(huì)影響到耦合效率 。 半導(dǎo)體光源與光纖的耦合 第 3章 通信用光器件 光纖通信 LED與（多模）光纖的耦合 ? 直接耦合 ?直接耦合是將光纖端面直接對(duì)準(zhǔn)光源發(fā)光面進(jìn)行耦合的方法 。 ?當(dāng)光源發(fā)光面積大于纖芯面積時(shí) ， 直接耦合的方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 但耦合效率低 。 //2 120)(?????? NAc第 3章 通信用光器件 光纖通信 ? 透鏡耦合 ?當(dāng)光源發(fā)光面積小于纖芯面積時(shí) ， 可在光源與光纖之間放置透鏡 ， 使更多的發(fā)散光線會(huì)聚進(jìn)入光纖來(lái)提高耦合效率 。 LED與光纖的耦合 第 3章 通信用光器件 光纖通信 面發(fā)光二極管與光纖的透鏡耦合 50 ? m2 ? m20 ? m0 . 7 ? m光纖球端P 電極微透鏡I n P 透鏡N I n P 襯底( a ) ( b ) ( c )第 3章 通信用光器件 光纖通信 ? 直接耦合 ? 透鏡耦合 ?球端光纖耦合 ?光纖透鏡耦合 ?自聚焦光纖透鏡耦合 LD與光纖的耦合 激光器 光纖 第 3章 通信用光器件 光纖通信 LD與光纖的透鏡耦合 第 3章 通信用光器件 光纖通信 光電檢測(cè)器 PIN和 APD 第 3章 通信用光器件 光纖通信 對(duì)光電檢測(cè)器的基本要求 ? 有足夠高的靈敏度，即高的光電轉(zhuǎn)換效率 ? 有較低的噪聲。 ? 能工作于光纖的低衰減波長(zhǎng)。 ? 有足夠的帶寬，即對(duì)光信號(hào)有快速的響應(yīng)能力。 ? 體積小，性能穩(wěn)定，使用方便，可靠性高。 ? 可低功率工作，不需要過(guò)高的偏壓或偏流 第 3章 通信用光器件 光纖通信 半導(dǎo)體光電器件的工作原理 ? PN結(jié)加上反向偏壓時(shí)（光檢測(cè)原理）： ?反向偏壓在勢(shì)壘區(qū)產(chǎn)生的電場(chǎng)與內(nèi)建電場(chǎng)方向一致。 ?勢(shì)壘區(qū)電場(chǎng)增強(qiáng)，增強(qiáng)了漂移運(yùn)動(dòng)，使結(jié)區(qū)內(nèi)的少數(shù)載流子基本耗盡，成為耗盡區(qū)。 ?如果有光射入時(shí)，價(jià)帶上的電子吸收光子而產(chǎn)生“電子－空穴”對(duì)。 ?在電場(chǎng)的作用下，電子向 N區(qū)運(yùn)動(dòng)，空穴向 P區(qū)運(yùn)動(dòng)而形成電流。 ?電流的大小正比于入射光強(qiáng)。 第 3章 通信用光器件 光纖通信 PN光電二極管 ? PN光電二極管結(jié)構(gòu)原理 ?當(dāng)有光入射到 PN結(jié)上，且光子的能量大于禁帶寬度 Eg時(shí)，價(jià)帶上的電子可以吸收光子而躍遷到導(dǎo)帶，結(jié)果產(chǎn)生“電子－空穴”對(duì)。 ?在電場(chǎng)作用下，電
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1