西安邮电大学：《光纤传输技术》课程教学课件（PPT讲稿）第二章 光源与光探测器

光纤传输技术 Fiber-Optic Communication Technology 2012/2013学年第二学期

光纤传输技术 2012/2013学年第二学期 Fiber-Optic Communication Technology

第二章 光源与光探测器

第二章 光源与光探测器

第一部分 ◆光源和光发射机

第一部分 光源和光发射机

主要内容 半导体中的光的发射和激射原理 二、半导体发光二极管(LED) 三、半导体激光二极管 (LD) 四、数字光发射机

主要内容 一、半导体中的光的发射和激射原理 二、半导体发光二极管（LED） 三、半导体激光二极管（LD） 四、数字光发射机

光纤通信系统对光源的要求 ◇合适的发射波长，光纤的低损耗窗口； ◇足够大的输出功率，较长的传输距离； ◇较窄的发光谱线，减少光纤色散的影响： ◇ 易于与光纤耦合，提高耦合效率，确保更多的 光功率进入光纤： ◇易于调制，响应速度要快，调制失真小，带宽 大 ◇要求在室温下能连续工作，可靠性高，寿命至 少在10万小时以上

光纤通信系统对光源的要求 合适的发射波长，光纤的低损耗窗口； 足够大的输出功率，较长的传输距离； 较窄的发光谱线，减少光纤色散的影响； 易于与光纤耦合，提高耦合效率，确保更多的 光功率进入光纤； 易于调制，响应速度要快，调制失真小，带宽 大； 要求在室温下能连续工作，可靠性高，寿命至 少在10万小时以上

一、半导体中光的发射和激射原理 能级 光与物质的相互作用 半导体材料的能带结构 半导体PN结光源 ● 发光波长 直接带隙和间接带隙材料 异质结

1 • 能级 2 • 光与物质的相互作用 3 • 半导体材料的能带结构 4 • 半导体PN结光源 5 • 发光波长 6 • 直接带隙和间接带隙材料 7 • 异质结 一、半导体中光的发射和激射原理

能级 ◇原子中的电子只能以一定的量子状态存在 也即只能在特定的轨道上运动，电子的 能量不能为任意值，只能具有一系列的不 连续的分立值。我们把这种电子的能量不 连续的分立的内能称为能级。处于最低能 级时称为基态，处于比基态高的能级时， 称为激发态

能级 原子中的电子只能以一定的量子状态存在 ，也即只能在特定的轨道上运动，电子的 能量不能为任意值，只能具有一系列的不 连续的分立值。我们把这种电子的能量不 连续的分立的内能称为能级。处于最低能 级时称为基态，处于比基态高的能级时， 称为激发态

光与物质的相互作用 光与物质之间存在以下三种相互作用关系： •自发辐射 ●受激辐射 ●受激吸收

光与物质的相互作用 光与物质之间存在以下三种相互作用关系： •自发辐射 •受激辐射 •受激吸收

◇自发辐射 电子无外界激励而从高能级 自发跃迁到低能级，同时释放出光子。 自发辐射 BBU 处于激发态E,的粒子 粒子 高能态E, 低能态E 之

自发辐射——电子无外界激励而从高能级 自发跃迁到低能级，同时释放出光子。☞

◇受激辐射—一 高能级电子受到外来光子作 用，被迫跃迁到低能级，同时释放出光子 ,且产生的新光子与外来激励光子同频同 方向，为相干光。 受激辐射 BBU 能量为hf=E2-E1入射光子 处于高能态的粒子 粒子 高能态E2 低能态E1

受激辐射——高能级电子受到外来光子作 用，被迫跃迁到低能级，同时释放出光子 ，且产生的新光子与外来激励光子同频同 方向，为相干光。 ☞