光源和光发射机VIP专享VIP免费

《光纤通信》（第3版）原荣编著1光源和光发射机4.1概述4.2发光机理4.3半导体激光器4.4波长可调半导体激光器4.5垂直腔表面发射激光器4.6半导体激光器的特性4.7高速光发射机《光纤通信》（第3版）原荣编著24.1概述在光纤通信中，将电信号转变为光信号是由光发射机来完成的。光发射机的关键器件是光源：LEDLD《光纤通信》（第3版）原荣编著3光纤通信对光源的要求光源发射的峰值波长，应在光纤低损耗窗口之内;有足够高的、稳定的输出光功率，以满足系统对光中继段距离的要求;电光转换效率高，驱动功率低，寿命长，可靠性高;单色性和方向性好，以减少光纤的材料色散，提高光源和光纤的耦合效率；易于调制，响应速度快，以利于高速率、大容量数字信号的传输;强度噪声要小，以提高模拟调制系统的信噪比;光强对驱动电流的线性要好，以保证有足够多的模拟调制信道。《光纤通信》（第3版）原荣编著4最常用的光源光纤通信中最常用的光源是:半导体激光器（LD）发光二极管（LED）尤其是单纵模（或单频）LD，在高速率、大容量的数字光纤系统中得到广泛应用；近年来逐渐成熟的波长可调谐激光器是多信道WDM光纤通信系统的关键器件，越来越受到人们的关注。《光纤通信》（第3版）原荣编著5常用的调制方法直接调制注入调制电流实现光波强度调制外调制通过外腔调制器对光的强度、相位或频率进行调制《光纤通信》（第3版）原荣编著6模拟信号对LD直接调制P激光器输出功率IthI输入电信号曲线IP-IbPb输出光信号驱动电流tt《光纤通信》（第3版）原荣编著7直接调制光发射机输入电信号光源控制输出光信号驱动电路LED或LD(a)直接调制《光纤通信》（第3版）原荣编著8光外腔调制发射机框图编码外调制器光源输出光信号驱动输入电信号LD(b)外调制《光纤通信》（第3版）原荣编著9外调制示意图外调制器放大器电信号调制光电调制信号调制后的光波LDLD输出连续光波《光纤通信》（第3版）原荣编著10第4章光源和光发射机4.1概述4.2发光机理4.3半导体激光器4.4波长可调半导体激光器4.5垂直腔表面发射激光器4.6半导体激光器的特性4.7高速光发射机《光纤通信》（第3版）原荣编著114.2.1发光机理我们知道，白炽灯是把被加热钨原子的一部分热激励能转变成光能，发出宽度为1000nm以上的白色连续光谱。发光二极管（LED）却是通过电子在能带之间的跃迁，发出频谱宽度在几百nm以下的光。在构成半导体晶体的原子内部，存在着不同的能带。如果占据高能带（导带）的电子跃迁到低能带（价带）上，就将其间的能量差（禁带能量）以光的形式放出。这时发出的光，其波长基本上由能带差所决定。《光纤通信》（第3版）原荣编著12在构成半导体晶体的原子内部，存在着不同的能带；如果占据高能带（导带）的电子跃迁到低能带（价带）上，就将其间的能量差（禁带能量）以光的形式放出；这时发出的光，其波长基本上由能带差所决定。图4.2.1半导体发光原理EcEvEg能量E空穴电子导带费米能级价带费米能级光子eVhvEFnEFp状态密度vcgEEEhvEvchcEE12398.（m）《光纤通信》（第3版）原荣编著13图4.2.2光的自发辐射、受激发射和吸收光的自发辐射EcEvhh光的受激发射EchEvh输入输出(a)发光二极管—光的自发辐射(b)激光器—光的受激发射Ec吸收光子后产生电子Ev光子h输入(输出电流)(c)光探测器件—光的吸收《光纤通信》（第3版）原荣编著14光的自发辐射EcEvhh发光二极管—光的自发辐射自发辐射---LED工作原理如果把电流注入到半导体中的P-N结上，则原子中占据低能带的电子被激励到高能带后；当电子从高能带跃迁到低能带时，将自发辐射出一个光子，其能量为hv。电子从高能带跃迁到低能带把电能转变成光能的器件叫LED。《光纤通信》（第3版）原荣编著15自发辐射---LED工作原理当电子返回低能级时，它们各自独立地分别发射一个一个的光子。因此，这些光波可以有不同的相位和不同的偏振方向，它们可以向各自方向传播。同时，高能带上的电子可能处于不同的能级，它们自发辐射到低能带的不同能级上，因而使发射光子的能量有一定的差别，使这些光波的波长...