光收發(fā)設(shè)備概述-文庫吧資料
2025-02-24 03:57本頁面
【正文】 易理解，雪崩光電二極管的倍增是具有隨機(jī)性的。 ? 在忽略暗電流影響條件下，它定義為 ? 一般 APD的倍增因子 G在 40～ 100之間。 ? 嚴(yán)格地說，暗電流還應(yīng)包括器件表面的漏電流。 ? ? 一個快速響應(yīng)的光電檢測器，它的響應(yīng)時間一定是短 ? 上面討論的響應(yīng)時間是從時域角度來看的，若從頻域 81 3．暗電流 ID ? 理想條件下，當(dāng)沒有光照射時，光電檢測器應(yīng)無光電流輸出。 ? （ A/W） ? 光電二極管的響應(yīng)度和量子效率與入射光波頻率有關(guān)。 ? 雪崩光電二極管隨使用的材料不同有幾種：Si—APD（工作在短波長區(qū)）； Ge—APD，InGaAs—APD等（工作在長波長區(qū)）。 gcgcEhchEf???71 光纖通信中常用的半導(dǎo)體光電檢測器 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型的光電二極管，即雪崩光電二極管，又稱 APD（ Avalanche Photo Diode ? 它不但具有光 /電轉(zhuǎn)換作用，而且具有內(nèi)部放大作用，其內(nèi)部放大作用是靠管子內(nèi)部的雪崩倍 75 2． APD雪崩光電二極管 ? （ 1）雪崩光電二極管的雪崩倍增效應(yīng) ? ——在二極管的 PN結(jié)上加高反向電壓，在結(jié)區(qū)形成一個強(qiáng)電場；在高場區(qū)內(nèi)光生載流子被強(qiáng)電場加速，獲得高的動能，與晶格的原子發(fā)生碰撞，使價帶的電子得到了能量；越過禁帶到導(dǎo)帶，產(chǎn)生了新的電子 —空穴對；新產(chǎn)生的電子 —空穴對在強(qiáng)電場中又被加速，再次碰撞，又激發(fā)出新的電子 —空穴對 …… 如此循環(huán)下去，形成雪崩效應(yīng)，使光電流在管子內(nèi)部獲得了倍增。它是利用材料的光電效應(yīng)實現(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。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)激光器類似，只是有源 ? 理論分析表明，當(dāng)有源區(qū)的厚度非常小時，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)生一個勢能阱，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。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，能夠產(chǎn)生周期性的反射，把這種反射稱為布拉格反射。 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 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。 ? 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 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電流的變化而變化。 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 ? 對于半導(dǎo)體激光器，當(dāng)外加正向電流達(dá)到某一值時，輸出光功率將急劇增加，這時將產(chǎn)生激光振蕩，這個電流值稱為閾值電流，用 It表示。 Ⅲ PN結(jié)外加正偏壓后的能帶分布。 Ⅰ PN結(jié)空間電荷區(qū)的形成。 ④ PN結(jié)外加正偏壓后的能帶分布以及激光的產(chǎn)生。 ② P型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體的形成。 42 1．半導(dǎo)體激光器（ LD）的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 圖 311 半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖 43 1．半導(dǎo)體激光器（ LD）的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 圖 312 InGaAsP雙異質(zhì)結(jié)條形激光器示意圖 44 1．半導(dǎo)體激光器（ LD）的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 半導(dǎo)體的能帶分布。 ? 在半導(dǎo)體激光器中，從光振蕩的形式上來看，主要有兩種方式構(gòu)成的激光器， –一種是用天然解理面形成的 FP腔（法布里 珀羅諧振腔），這種激光器稱為 FP腔激光器； –另一種是分布反饋型（ DFB）激光器。 （ 3 （ 4）光源的譜線寬度窄。 （ 1）光源的發(fā)光波長應(yīng)符合目前光纖的三個低損耗窗口 ,即短波長波段的 、長波長波段的 。 ? 諧振腔內(nèi)損耗的大小用平均衰減系數(shù) α表示為 21iri1ln21rrl???? ????34 4．激光器的參量 （ 2 ? 激活物質(zhì)的放大作用用增益系數(shù) G ? G表示光通過單位長度的激活物質(zhì)之后，光強(qiáng)增 35 4．激光器的參量 ? 圖 310 激活物質(zhì)的放大作用 36 4．激光器的參量 （ 3 ? 將激光器能產(chǎn)生激光振蕩的最低限度稱為激光器的閾 ? 閾值條件為 ? 其中 Gt ? 激光器的閾值條件只決定于光學(xué)諧振腔的固有損耗。 ? 激活物質(zhì)和光學(xué)諧振腔是產(chǎn)生激光振蕩的必要條件。 ? 如果反射鏡是平面鏡，稱為平面腔；如果反射鏡是球 ? 對于兩個反射鏡，要求其中一個能全反射，如 M1的反射系數(shù) r=1；另一個為部分反射，如 M2r1 ? ② 30 3．光學(xué)諧振腔 ? 圖 38 光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu) 31 3．光學(xué)諧振腔 ? 圖 39 激光器示意圖 32 3．光學(xué)諧振腔 ? 綜合上述分析可知，要
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