第3章光收發(fā)設(shè)備(編輯修改稿)
2025-03-05 08:35 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 產(chǎn)生。 45 1．半導(dǎo)體激光器（ LD）的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 圖 313 本征半導(dǎo)體的能帶分布 46 1．半導(dǎo)體激光器（ LD）的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 圖 314 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體重?fù)诫s能帶圖 47 1．半導(dǎo)體激光器（ LD）的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 圖 315 PN結(jié)空間電荷區(qū) 48 1．半導(dǎo)體激光器（ LD）的結(jié)構(gòu)和工作原理 ④ PN結(jié)外加正偏壓后的能帶分布以及激光的產(chǎn)生。 Ⅰ PN結(jié)空間電荷區(qū)的形成。 Ⅱ PN結(jié)形成后的能帶分析。 Ⅲ PN結(jié)外加正偏壓后的能帶分布。 Ⅳ 激光的產(chǎn)生。 49 1．半導(dǎo)體激光器（ LD）的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 圖 316 PN結(jié)形成后的能帶分布 50 1．半導(dǎo)體激光器（ LD）的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 圖 317 外加正偏壓后 PN結(jié)的能帶分布 51 2．半導(dǎo)體激光器的工作特性 （ 1 ? 對(duì)于半導(dǎo)體激光器，當(dāng)外加正向電流達(dá)到某一值時(shí)，輸出光功率將急劇增加，這時(shí)將產(chǎn)生激光振蕩，這個(gè)電流值稱(chēng)為閾值電流，用 It表示。 （ 2 ? 半導(dǎo)體激光器的光譜隨著激勵(lì)電流的變化而變化。 ? 52 2．半導(dǎo)體激光器的工作特性 ? 圖 318 激光器輸出特性曲線(xiàn) 53 2．半導(dǎo)體激光器的工作特性 （ 2 ? 半導(dǎo)體激光器的光譜隨著激勵(lì)電流的變化而變化。 ? 54 2．半導(dǎo)體激光器的工作特性 ? 圖 319 GaAs激光器的光譜 55 2．半導(dǎo)體激光器的工作特性 ? 圖 320 GaAlAs/GaAs激光器的典型輸出光譜 56 2．半導(dǎo)體激光器的工作特性 （ 3 ? 激光器的閾值電流和光輸出功率隨溫度變化的特性為溫度特性。 57 2．半導(dǎo)體激光器的工作特性 圖 321 激光器閾值電流隨溫度變化的曲線(xiàn) 58 2．半導(dǎo)體激光器的工作特性 （ 4 ? 半導(dǎo)體激光器是把電功率直接轉(zhuǎn)換成光功率的器件，衡量轉(zhuǎn)換效率的高低常用功率轉(zhuǎn)換效率 ? 激光器的功率轉(zhuǎn)換效率定義為輸出光功率與消耗的電功率之比，用 ηP表示。 59 分布反饋半導(dǎo)體激光器 ? 分布反饋半導(dǎo)體激光器是一種可以產(chǎn)生動(dòng)態(tài)控制的單縱模激光器，即在高速調(diào)制下仍然能單縱模工作的半導(dǎo)體激光器。 ? 它是在異質(zhì)結(jié)激光器具有光放大作用的有源層附近， ? 這種激光器又可分為分布反饋激光器（ DFB）及分布布拉格反射激光器兩種，這兩種激光器的工作原理都 ? 布拉格反射是指當(dāng)光波入射到兩種不同介質(zhì)的交界面時(shí)，能夠產(chǎn)生周期性的反射，把這種反射稱(chēng)為布拉格反射。 60 分布反饋半導(dǎo)體激光器 ? 圖 322 分布反饋半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)示意圖 61 分布反饋半導(dǎo)體激光器 1． DFB ? 在普通的半導(dǎo)體激光器中，利用在激活物質(zhì)兩端的反射鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)光反饋。而在 DFB激光器中， 62 分布反饋半導(dǎo)體激光器 2． DBR激光器 ? DBR激光器是將光柵刻在有源區(qū)的外面。 ? 它相當(dāng)于在有源區(qū)的一側(cè)或兩側(cè)加了一段分布式布拉格反射器，起著衍射光柵的作用，因此可以將它看成 ? DBR激光器的特點(diǎn)和工作特性與 DFB激光器類(lèi)似。但其閾值電流要比 DFB 63 分布反饋半導(dǎo)體激光器 ? 圖 323 DBR半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu) 64 量子阱半導(dǎo)體激光器 ? 量子阱激光器與一般雙異質(zhì)結(jié)激光器類(lèi)似，只是有源 ? 理論分析表明，當(dāng)有源區(qū)的厚度非常小時(shí)，則在有源層與兩邊相鄰層的能帶將出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象，在有源區(qū)的異質(zhì)結(jié)將產(chǎn)生一個(gè)勢(shì)能阱，因此將產(chǎn)生這種量子效 ? 結(jié)構(gòu)中這種“阱”的作用使得電子和空穴被限制在極薄的有源區(qū)內(nèi)，因此有源區(qū)內(nèi)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的濃度很高。 ? 量子阱半導(dǎo)體激光器還可分為單量子阱和多量子阱激 65 量子阱半導(dǎo)體激光器 ? 圖 324 量子阱半導(dǎo)體激光器 66 半導(dǎo)體光電檢測(cè)器 ? 光電檢測(cè)器是光纖通信系統(tǒng)中接收端機(jī)中的第一個(gè)部件，由光纖傳輸來(lái)的光信號(hào)通過(guò)它轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。它是利用材料的光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光電 ? 目前在光纖通信系統(tǒng)中，常用的半導(dǎo)體光電檢測(cè)器有兩種，一種是 PIN光電二極管，另一種是APD雪崩光電二極管。 67 半導(dǎo)體光電檢測(cè)器 半導(dǎo)體的光電效應(yīng) 光纖通信中常用的半導(dǎo)體光電檢測(cè)器 光電檢測(cè)器的特性 68 半導(dǎo)體的光電效應(yīng) ? 半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)是指如下這種情況：光照射到半導(dǎo)體的 PN結(jié)上，若光子能量足夠大，則半導(dǎo)體材料中價(jià)帶的電子吸收光子的能量，從價(jià)帶越過(guò)禁帶到達(dá)導(dǎo)帶，在導(dǎo)帶中出現(xiàn)光電子，在價(jià)帶中出現(xiàn)光空穴，即光電子 —空穴對(duì) 69 半導(dǎo)體的光電效應(yīng) ? 圖 325 半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng) 70 半導(dǎo)體的光電效應(yīng) ? 當(dāng)光照射在某種材料制成的半導(dǎo)體光電二極管上時(shí)，若有光電子 —空穴對(duì)產(chǎn)生，顯然必須滿(mǎn)足如下關(guān)系，即 ? λc稱(chēng)為截止波長(zhǎng)， fc稱(chēng)為截止頻率。 gcgcEhchEf???71 光纖通信中常用的半導(dǎo)體光電檢測(cè)器 1． PIN光電二極管 2． APD雪崩光電二極管 72 1． PIN光電二極管 ? 圖 326 PIN光電二極管能帶圖 73 1． PIN光電二極管 ? 圖 327 PIN光電二極管結(jié)構(gòu)示意圖 74 2． APD雪崩光電二極管 ? 如果能使電信號(hào)進(jìn)入放大器之前，先在光電二極管內(nèi)部進(jìn)行放大，這就引出了一種另外類(lèi)型的光電二極管，即雪崩光電二極管，又稱(chēng) APD（ Avalan
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