高职：《光纤通信原理》第九讲 半导体激光器（二）

第九讲半导体激光器(二)

第九讲 半导体激光器（二）

主要内容 一、半导体激光器的工作特 性 分布式反馈激光器DBF

主要内容 • 一、半导体激光器的工作特 性 • 二、分布式反馈激光器DBF

半导体激光器的工作特性 发射波长和光谱特性 激光束的空间分布 转换效率和光功率特性 频率特性 温度特性

半导体激光器的工作特性 • 发射波长和光谱特性 • 激光束的空间分布 • 转换效率和光功率特性 • 频率特性 • 温度特性

发射波长和光谱特性 发射波长: hc 24 E 光谱特性: 谱线宽度—光谱特性中最大功率的一半对应 的波谱宽度。记为Δ。随着驱动电流的增加, 谱线宽度变窄。而调制电流增加,谱线宽度变 宽 中心波长—光谱特性中最大功率点对应的波 长。记为

发射波长和光谱特性 • 发射波长： • 光谱特性： • 谱线宽度——光谱特性中最大功率的一半对应 的波谱宽度。记为 。随着驱动电流的增加， 谱线宽度变窄。而调制电流增加，谱线宽度变 宽。 • 中心波长——光谱特性中最大功率点对应的波 长。记为 。 Eg Eg hc 1.24  = = 0 

激光束的空间分布 °激光束的空间分布用近场和远场表示 近场激光器输出反射镜面上的光强分布 远场——离反射镜面一定距离处的光强分布。 °场图由谐振腔横向尺寸决定。平行于结平面的 堦振腔宽度由宽变窄,场图有多横模单横模; 垂直于结平面的谐振腔厚度很薄时,场图总 是单横模

激光束的空间分布 • 激光束的空间分布用近场和远场表示。 • 近场——激光器输出反射镜面上的光强分布。 • 远场——离反射镜面一定距离处的光强分布。 • 场图由谐振腔横向尺寸决定。平行于结平面的 谐振腔宽度由宽变窄，场图有多横模单横模； 当垂直于结平面的谐振腔厚度很薄时，场图总 是单横模

典型激光器的远场辐射特性 相对光强 10 0⊥ 0.8 0.6 ⊥ 0.4 0.2 e∥ 80604020020406080 辐射角θ(度) (b)辐射光束 (a)光强的角分布

典型激光器的远场辐射特性 θ⊥ θ∥ (b) 辐射光束 (a) 光强的角分布 相对光强 辐射角θ（度） 80 60 40 20 0 20 40 60 80 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 ⊥ ∥

电光转换效率 外量子效率一表示光源的电/光转换效率 定义为在阈值电流以上,每对复合载流 子产生的光子数。即 p= pih h厂 d th

电光转换效率 外量子效率—表示光源的电/光转换效率。 定义为在阈值电流以上，每对复合载流 子产生的光子数。即 e I I hf p p th th d ( ) ( ) − −  =

光功率特性 p 荧光区 激光区 I(mA)

光功率特性 Ith 荧光区 激光区

频率特性 在直接光强调制下,激光器输出光功率和调制频 率的关系为 (O) pO )2]+42( 2丌 th ,是弛豫频率,是调制频率的上限,一般为1 2GHZ 2是阻尼因子;

频率特性 • 在直接光强调制下，激光器输出光功率和调制频 率的关系为 • • • 是弛豫频率，是调制频率的上限，一般为1～ 2GHz； • 是阻尼因子； 2 2 [1 ( ) ] 4 ( ) (0) ( ) r r f f f f p p f − +  = r f  1] ' ' ( 1 [ 2 1 0 − − − = I I I I f s p p h t h r   

半导体激光器的直接调制频率特性 100 相10 对光功率 0.01 0.1 调制频率fGHz

半导体激光器的直接调制频率特性 0.01 0.1 1 fr 10 调制频率f/GHz 100 10 1 0.1 相 对 光 功 率