第3章通信用光器 3.1光源 3.11半导体激光器工作原理和基本结构 312半导体激光器的主要特性 3.13分布反馈激光器 31.4发光二极管 315半导体光源一般性能和应用 3,2光检测器 32.1光电二极管工作原理 3,22PIN光电二极管 323雪崩光电二极管(APD) 32,4光电二极管一般性能和应用 33光无源器件 331连接器和接头 332光耦合器 333光隔离器与光环行器 334光调制器 返回主目录 335光开关
第 3 章 通信用光器 3.1 光源 3.1.1 半导体激光器工作原理和基本结构 3.1.2 半导体激光器的主要特性 3.1.3 分布反馈激光器 3.1.4 发光二极管 3.1.5 半导体光源一般性能和应用 3.2 光检测器 3.2.1 光电二极管工作原理 3.2.2 PIN 光电二极管 3.2.3 雪崩光电二极管(APD) 3.2.4 光电二极管一般性能和应用 3.3 光无源器件 3.3.1 连接器和接头 3.3.2 光耦合器 3.3.3 光隔离器与光环行器 3.3.4 光调制器 3.3.5 光开关 返回主目录
第3章通信用光器件 通信用光器件可以分为有源器件和无源器件两种类型。 有源器件包括光源、光检测器和光放大器 光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用器、调制 器、光开关和隔离器等
第 3 章 通信用光器件 通信用光器件可以分为有源器件和无源器件两种类型。 有源器件包括光源、光检测器和光放大器。 光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用器、调制 器、光开关和隔离器等
31光源 31.1半导体激光器工作原理和基本结构 一、半导体激光器的工作原理 受激辐射和粒子数反转分布 PN结的能带和电子分布 激光振荡和光学谐振腔 二、半导体激光器基本结构 312半导体激光器的主要特性 发射波长和光谱特性 激光束的空间分布 、转换效率和输出光功率特性 四、频率特性 五、温度特性 313分布反馈激光器 工作原理 DFB激光器的优点 3,14发光二极管 工作原理 二、工作特性 3,15半导体光源一般性能和应用
3.1 光源 3.1.1 半导体激光器工作原理和基本结构 一、半导体激光器的工作原理 受激辐射和粒子数反转分布 PN结的能带和电子分布 激光振荡和光学谐振腔 二、半导体激光器基本结构 3.1.2 半导体激光器的主要特性 一、发射波长和光谱特性 二、激光束的空间分布 三、转换效率和输出光功率特性 四、 频率特性 五、 温度特性 3.1.3 分布反馈激光器 一、 工作原理 二、DFB激光器的优点 3.1.4 发光二极管 一、工作原理 二、工作特性 3.1.5 半导体光源一般性能和应用
3.1光源 光源是光发射机的关键器件,其功能是把电信号转换 为光信号 目前光纤通信广泛使用的光源主要有半导体激光二极 管或称激光器LD和发光二极管或称发光管LED),有些 场合也使用固体激光器。 本节首先介绍半导体激光器①LD)的工作原理、基本结 构和主要特性,然后进一步介绍性能更优良的分布反馈激 光器DFB-LD),最后介绍可靠性高、寿命长和价格便宜 的发光管(LED)
3.1 光源 光源是光发射机的关键器件，其功能是把电信号转换 为光信号。 目前光纤通信广泛使用的光源主要有半导体激光二极 管或称激光器(LD)和发光二极管或称发光管(LED)， 有些 场合也使用固体激光器。 本节首先介绍半导体激光器(LD)的工作原理、基本结 构和主要特性，然后进一步介绍性能更优良的分布反馈激 光器(DFB - LD)，最后介绍可靠性高、寿命长和价格便宜 的发光管(LED)
311半导体激光器工作原理和基本结构 半导体激光器是向半导体PN结注入电流,实现粒子数反 转分布,产生受激辐射,再利用谐振腔的正反馈,实现光放大 而产生激光振荡的
3.1.1 半导体激光器工作原理和基本结构 半导体激光器是向半导体PN结注入电流， 实现粒子数反 转分布，产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大 而产生激光振荡的
1.受激辐射和粒子数反转分布 有源器件的物理基础是光和物质相互作用的效应 在物质的原子中,存在许多能级,最低能级E称为基态, 能量比基态大的能级E(i=2,3,4.)称为激发态 电子在低能级E1的基态和高能级E2的激发态之间的跃迁有 三种基本方式:受激吸收自发辐射受激辐射(见图3.1)
1. 受激辐射和粒子数反转分布 有源器件的物理基础是光和物质相互作用的效应。 在物质的原子中，存在许多能级，最低能级E1称为基态， 能量比基态大的能级Ei (i=2, 3, 4 …)称为激发态。 电子在低能级E1的基态和高能级E2的激发态之间的跃迁有 三种基本方式：受激吸收 自发辐射 受激辐射(见图3.1)
E 初态 hfrs E E 终态 E (a)受激吸收 能级和电子跃迁
hf12 E2 初态 E1 E2 终态 E1 (a) 受激吸收； 能级和电子跃迁
E2 初态 hfr EI 终态 E1 (b)自发辐射
(b) 自发辐射； hf12 E2 初态 E1 E2 终态 E1
初态 hfi2 E 终态 (c)受激辐射
hf12 E2 初态 E1 E2 终态 E1 (c) 受激辐射
(1)受激吸收 在正常状态下,电子处于低能级E1,在入射光作用下,它会 吸收光子的能量跃迁到高能级E2上,这种跃迁称为受激吸收。电 子跃迁后,在低能级留下相同数目的空穴,见图3.1(a)。 (2)自发辐射 在高能级E2的电子是不稳定的,即使没有外界的作用,也 会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合,释放的能量转换为光子 辐射出去,这种跃迁称为自发辐射,见图3.1(b)。 (3)受激辐射 在高能级E2的电子,受到入射光的作用,被迫跃迁到低能级 E1上与空穴复合,释放的能量产生光辐射,这种跃迁称为受激辐 射,见图3.1(c)
(1)受激吸收 在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，它会 吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激吸收。电 子跃迁后，在低能级留下相同数目的空穴，见图3.1(a)。 (2)自发辐射 在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用， 也 会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为光子 辐射出去，这种跃迁称为自发辐射，见图3.1(b)。 (3)受激辐射 在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级 E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称为受激辐 射，见图3.1(c)