【正文】 可能形成激光 。 若只含 1個模式 ， 則稱為單模激光器 ， 實際的輸出是具有一定寬度的模式 。 條形 LD， 有源區(qū)構(gòu)成一個非均勻的光波導（ 介電常數(shù)隨位置而變化 ） 描寫波動方程 第 57 頁 X 三．瞬態(tài)性質(zhì) ? 電光延時現(xiàn)象和張馳振蕩現(xiàn)象 下圖常見的激光器的響應波形 。 張馳振蕩現(xiàn)象 ：激射后 ， 輸出光脈沖表現(xiàn)出衰減式的振蕩 。 第 59 頁 X 電光延遲和張馳振蕩是激光器內(nèi)部電光相互作用就表現(xiàn)出來的固有特性 ， 當電流脈沖注入時 ， 對導帶低部的能級進行電子填充 ， 便有源區(qū)里電子密度增加 ， 當電子密度增加到閥值時 ， 激光器開始激射 ， 便光子密度迅速增加而電子密度卻減少 ， 電子密度的減少又會影響受激輻射的速度 ， 上述的瞬態(tài)現(xiàn)象 ， 就是電和光相互作用的結(jié)果 。 I(注入電流 ） t （ a） n（ 電子密度 ） nth t （ b） s（ 光子密度 ） s 0 td t1 t2 t3 t（ c） 激光器瞬態(tài)過程 第 61 頁 X （ a） 0~ td ， 有 I， n↑ ， 無 S， 當 t= td時 ， n= nth ， 有光 。 瞬態(tài)性質(zhì) 第 62 頁 X 瞬態(tài)性質(zhì) （ b） td ~ t1 ， n↑ ， s↑ ， t= t1時 ， nmax 。 第 63 頁 X 瞬態(tài)性質(zhì) （ c） t1~ t2， n↓ ， s↑ ， 在 t= t2， n= nth ， smax。 第 64 頁 X 瞬態(tài)性質(zhì) （ d） t2~ t3， n↓ ， s↑ ， 在 t= t3 ， n= nmin， 光子逸出腔外需要一定的時間 （ 光子壽命Tph） ， 在 t t2后有源區(qū)里的過量復合過程仍然持續(xù)一段時間 ， 使電子密度繼續(xù)下降到之下 ，從而使光子密度也開始迅速下降 ， 當 t= t3 時 ，電子密度下降到最低點 ， 激射可能停止或減弱 。 電光延遲過程發(fā)生在閥值以下 ， 此時受激輻射過程可以忽略 ， 只考慮自發(fā)輻射 ， 可得電光延遲時間的表達式為： τ sp——自發(fā)復合壽命 j——注入電流密度 jth——閥值電流密度 jo——預偏置電流密度 thmmspd jjjjt???0ln?mjjj ?? 0第 67 頁 X 瞬態(tài)性質(zhì) 減小電光延遲時間的途徑應是設法加大注入電流 ， 具體的方法就是對激光器 加直流預偏置電流 ， 使在脈沖到來之前已將有源區(qū)里的電子密度提高到一定的程度 ， 從而使脈沖到來時 ，有源區(qū)的電子密度很快便達到閥值 ， 從而大大減少電光延遲時間 ， 而且使張馳振蕩也得到一定程度的抑制 。 mjjj ?? 0thmmspd jjjjt??? 0ln?第 69 頁 X ?碼型效應 定義 ：指激光器在傳輸一系列脈沖信息時 ， 后一個光脈沖幅度大于前一個光脈沖幅度 。 如果調(diào)制速度很高 ， 脈沖間隔小于 τ sp ， 會使第二個電流脈沖到來時前一個電流脈沖注入的電子并沒有完全復合消失 ， 這些存儲的電子起到直流預偏置的作用 ， 使有源區(qū)里的電子密度高于脈沖到來前的值 ， 于是第二個光脈沖延遲時間減小 ， 輸出光脈沖的幅度和寬度增加 。 消除碼型效應的方法 很多 ， 最簡單易行的方法是增加直流偏置電流 ， 當激光器偏置在閥值附近時 ， 脈沖接續(xù)時和脈沖過后有源區(qū)里電子密度變化不大 ， 從而使電子的存儲時間大大減小 。 作為變頻干擾現(xiàn)象 ， 不希望發(fā)生 。 第 72 頁 X P I Ith 自脈動振蕩的區(qū)域 第 73 頁 X 4． 1． 4 半導體發(fā)光二極管（ LED） 一．工作原理 是非相干光源 。 ， 不存在諧振腔 ，在發(fā)光過程中 PN結(jié)也 不一定需要實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn) ； PN結(jié)處勢壘， P區(qū)和 N區(qū)的載流子各向?qū)Ψ綌U散，在結(jié)區(qū)和擴散區(qū)的非平衡載流子將復合發(fā)光。 ， 所以 LED輸出光束的 發(fā)散角大 。 譜寬 : 材料 發(fā)射譜線寬度 GaAlAs 300~500A0， InGaAsP 600~1200A0 ， 光在光纖中傳輸時材料色散和波導色散較嚴重 。 第 77 頁 X LED ?響應速度 發(fā)光二極管的響應速度 ， 受載流子自發(fā)復合壽命時間所限制 ， 為減少載流子的壽命時間 ， 復合區(qū)往往采用 高摻雜 ，或使 LED工作在高注入電流密度下 ， 這樣 ，LED的響應速度還是比激光器低得多 。 在實際使用中也可以不進行溫度控制 ， 以短波長 GaAlAs發(fā)光二極管為例 ， 其輸出功率隨溫度的變化率約為 。 光電材料的光電效應 ：當光電材料受到波長足夠短（頻率足夠高）的光照射時發(fā)出電子的現(xiàn)象。 第 81 頁 X PD管的工作原理 +外加反向電場， PN結(jié)間電位勢壘加強 PN結(jié)上，并且光子的能量大于禁帶寬度，那么價帶的電子可以吸收光子能量而躍過到導帶上去，結(jié)果在導帶和價帶之間就產(chǎn)生光生的電子 ——空穴時， N區(qū)漂移，空穴向 P區(qū)漂移，形成光生電流，從而把光信號轉(zhuǎn)換成電信號 。 第 85 頁 X 由于 PN結(jié)上加有反向電壓，受激吸收過程中生成的電子一空穴對在電場的作用下，電子將向 N區(qū)漂移，而空穴將向 P區(qū)漂移，從而形成光生電流，光入射功率變化時光生電流也隨之線性變化，從而把光信號轉(zhuǎn)換成電流信號（稱為光生電流） 光電二極管的響應波長 光電效應的發(fā)生是有一定的條件，入射光子的能量小于半導體材料的禁帶寬度 Eg，那么無論入射光多么強，光電效應也不會發(fā)生，也就是說，光電效應必須足條件 hf Eg或 )(evEgEghcc ???第 87 頁 X 光電二極管的響應波長 光電二極管入射光波長太短時，光變電的轉(zhuǎn)換效率也會大大下降，這是因為材料對光的吸收系數(shù)是波長的函數(shù)， 當入射波長很短時，材料對光的吸收系數(shù)變得很大 ，使大量的入射光子在光電二極管的表面層里被吸收，而反向偏壓主要是加在 PN結(jié)的結(jié)區(qū)附近的耗盡層里，光電二極管的表面層往往存在著一個零電場的區(qū)域，在零電場區(qū)域里產(chǎn)生的電子空穴對不能有效地轉(zhuǎn)換成光電流，從而使光電轉(zhuǎn)換效率降低 。 P0——入射的光功率 ? ?xo epxp )(1)( ?????)(xp)(?? m? 某種材料制作的光電二極管，對光波長的響應有一定的范圍， Si光電二極管的波長響應范圍從大約 ~ ，適用于短波長波段。 m?m? 光電二極管的響應波長 第 90 頁 X 4． 2． 2 PIN 光電效應 PN結(jié)光生電流主要由耗盡區(qū)電子 ——空穴對在外加電場與自建電場作用下的漂移運動形成的。 第 92 頁 X 4． 2． 3雪崩光電二極管 APD PIN存在的問題 1。光生電流小，引入放大器的噪聲 ——接收機信噪比低。 4． 2． 4 光電檢測器的主要技術(shù)指標 ?響應度 R 定義一光電檢測器的平均輸出電流 IP與其平均入射光功率 P0之比。 ?hfpeIop//??入射光子數(shù)光生電子一空穴對數(shù)?)/( WAhfe????? oR?第 97 頁 X ?響應時間或響應速度 （輸入光 輸出光生電流） 定義 —— 表示對光信號的反應能力，常用對光脈沖響應的上升或下降沿表示，從接收到光子起到它能夠有光生電流輸出的這段時間。 光電二極管 Cd – 結(jié)電容 A——結(jié)區(qū)面積 ε ——介電常數(shù) w——耗盡區(qū)厚度 Rs – 串聯(lián)電阻，可忽略 Cd 和負載電路的時間常數(shù)限制了器件的響應速度。 主要是由熱激發(fā)而產(chǎn)生的載流子引起的，因此，暗電流與溫度有關(guān)，溫度越高，暗電流越大，暗電流隨溫度變化形成了噪聲。 倍增噪聲，