光通信技术 课件Lecture5
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光通信培训课件
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偏振复用技术
偏振复用原理
利用光的偏振态不同,将多个独立信号在同一波长上进行复用,提高传输速率和 容量。
偏振复用技术分类
包括偏振复用直接调制和偏振复用外调制两种方式。
前向纠错技术
前向纠错原理
在发送端对数据进行一定的编码处理,在接收端对接收到的数据进行解码处理,从而纠正传输过程中可能出现的 错误。
前向纠错技术分类
案例四:智慧城市中的光传输技术应用
总结词
详细描述
智慧城市对于光传输技术的需求主要体现在 城市管理和公共服务方面。通过使用光纤和 无线相结合的方式,智慧城市可以实现更高 效、更智能和更便捷的数据传输。
在智慧城市中,光传输技术被广泛应用于城 市管理和公共服务领域。例如,通过使用光 纤传感器和高速光模块,智慧城市可以实现 实时监控和管理城市的交通、公共安全和环 境质量等方面的问题。同时,光纤的无线通 信网络也可以为市民提供高速、便捷的网络
将电信号转换为光信号,通过改变光源的 发光强度或相位来实现。
驱动电路
发送模块
为光源提供合适的偏置和调制电流,以控 制光信号的幅度和相位。
将电信号转换为光信号,并进行电光转换 、调制、发送等操作。
光接收机
01
光检测器
将接收到的光信号转换为电信号 。
限幅放大器
进一步放大电信号,并消除噪声 干扰。
03
02
案例三:电力通信网中的光传输技术应用
总结词
电力通信网对于光传输技术的需求主要体现在高可靠性和安全性方面。通过使用光纤和光器件,电力通信网可以 实现更稳定、更可靠和更安全的数据传输。
详细描述
在电力通信网中,光传输技术被广泛应用于电力线路和变电站之间的互联。通过使用光纤和光器件,电力通信网 可以实现高速、大容量的数据传输,满足电力通信网对于高可靠性和安全性的需求。另外,光纤的物理特性也使 得电力通信网在遭受自然灾害或其他干扰因素时能够保持相对稳定的数据传输服务。
《光纤通信技术》课件
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3 更高密度
光纤连接器和光纤组件将变得更小型化和高密度,提高光纤通信系统的灵活性。
光纤通信技术的挑战和解决方案
信号衰减
长距离传输会导致信号衰减, 引入光纤放大器和衰减补偿 器解决。
色散
不同波长的光信号在光纤中 传输速度不同,引入分波复 用和调制解调技术解决。
光纤损伤
光纤损伤会导致传输质量下 降,引入纤芯修复和保护技 术解决。
光纤通信
光纤通信技术通过光信号传输语音、图像和数 据,使信息传输更可靠和高效。
光纤通信的工作原理
全内反射
光纤内部采用全内反射原理,使光信号在光纤中传输。
光纤传输模式
光纤可以传输单模式和多模式信号,以适应不同的通信需求。
光纤连接和接收
光纤连接器和光接收器是实现光纤通信的关键组成部分。
光纤通信系统的组成
《光纤通信技术》课件
欢迎来到《光纤通信技术》课件!通过本课程,我们将探索光纤通信技术的 发展、应用和挑战,了解这Байду номын сангаас革命性技术的工作原理和优势。
光纤通信技术概述
光纤传输
光纤通过内部的光信号传输数据,提供更高的 带宽和更快的传输速度。
光纤网络
光纤网络可以覆盖较长的距离,并支持大量的 数据传输,是现代通信的基础设施。
总结和展望
光纤通信技术的发展给我们带来了前所未有的通信体验和行业变革。我们期 待光纤通信在未来继续推动信息社会的发展。
2
低延迟
光信号在光纤中传播速度快,减少了通信的延迟。
3
抗干扰
光纤对电磁干扰和噪声具有很强的抵抗能力。
光纤通信广泛应用于电信、互联网、医疗、军事等领域,推动了信息社会的发展。
光纤通信的发展趋势
光纤连接器和光纤组件将变得更小型化和高密度,提高光纤通信系统的灵活性。
光纤通信技术的挑战和解决方案
信号衰减
长距离传输会导致信号衰减, 引入光纤放大器和衰减补偿 器解决。
色散
不同波长的光信号在光纤中 传输速度不同,引入分波复 用和调制解调技术解决。
光纤损伤
光纤损伤会导致传输质量下 降,引入纤芯修复和保护技 术解决。
光纤通信
光纤通信技术通过光信号传输语音、图像和数 据,使信息传输更可靠和高效。
光纤通信的工作原理
全内反射
光纤内部采用全内反射原理,使光信号在光纤中传输。
光纤传输模式
光纤可以传输单模式和多模式信号,以适应不同的通信需求。
光纤连接和接收
光纤连接器和光接收器是实现光纤通信的关键组成部分。
光纤通信系统的组成
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欢迎来到《光纤通信技术》课件!通过本课程,我们将探索光纤通信技术的 发展、应用和挑战,了解这Байду номын сангаас革命性技术的工作原理和优势。
光纤通信技术概述
光纤传输
光纤通过内部的光信号传输数据,提供更高的 带宽和更快的传输速度。
光纤网络
光纤网络可以覆盖较长的距离,并支持大量的 数据传输,是现代通信的基础设施。
总结和展望
光纤通信技术的发展给我们带来了前所未有的通信体验和行业变革。我们期 待光纤通信在未来继续推动信息社会的发展。
2
低延迟
光信号在光纤中传播速度快,减少了通信的延迟。
3
抗干扰
光纤对电磁干扰和噪声具有很强的抵抗能力。
光纤通信广泛应用于电信、互联网、医疗、军事等领域,推动了信息社会的发展。
光纤通信的发展趋势
光纤通信ppt课件
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10
• 大规模并行机
– 处理器与处理器 – 处理器与内存 – 电互连?光互连?
11
• 神经网络计算机
– 脑神经网络:上万个突触与周边互连 – 密集度!
12
• 集成电路Leabharlann – 带宽 – 互连密度 – 时钟 – 能耗 – 抗干扰
13
• 1.2 光互连的物理依据
– 光学信息通道
• 不具有静质量:真空&介质 • 以介质中的光速传播,与接收信号的元件数无关 • GHz带宽,损耗小
光通信与光电技术
1
课程教学
• 方法
– 基础内容+知识应用
• 方式
– 课堂讲授
• 考核
– 平时表现+期末考试
2
课程简介
• 光通信
– 以光波为载体的通信方式
• 光电技术
– 光学、电子学、光电转换
• 光互连
– 用光技术实现两个以上通信单元的链接结构
• 光通信——光互连——光电技术 • 理论层次——应用层次——技术细节
15
• 光学并行性
– 电子之间通过电磁场相互作用 – 光波导可相互穿越(交叉角>10度) – 光互连不受平面或准平面的限制 – 光互连密度的限制
• 自由空间:可分辨的光点尺寸 • 波导:所要求的波导尺寸
16
• 光传输的多维多重复用性
– 波长 – 偏振 – 相位 – 频率
17
• 光互连的扇出数
– 扇出数:广播能力,即一点到多点的连接能力
6
空间光调制器
7
光纤旋转连接器
8
第一章 光通信基础知识
• 1.1 光互连网络概念及背景
– 光互连定义:以光的波粒二相性与物质相互作 用产生的各种现象实现数据和信号传输和交换 的理论和技术
• 大规模并行机
– 处理器与处理器 – 处理器与内存 – 电互连?光互连?
11
• 神经网络计算机
– 脑神经网络:上万个突触与周边互连 – 密集度!
12
• 集成电路Leabharlann – 带宽 – 互连密度 – 时钟 – 能耗 – 抗干扰
13
• 1.2 光互连的物理依据
– 光学信息通道
• 不具有静质量:真空&介质 • 以介质中的光速传播,与接收信号的元件数无关 • GHz带宽,损耗小
光通信与光电技术
1
课程教学
• 方法
– 基础内容+知识应用
• 方式
– 课堂讲授
• 考核
– 平时表现+期末考试
2
课程简介
• 光通信
– 以光波为载体的通信方式
• 光电技术
– 光学、电子学、光电转换
• 光互连
– 用光技术实现两个以上通信单元的链接结构
• 光通信——光互连——光电技术 • 理论层次——应用层次——技术细节
15
• 光学并行性
– 电子之间通过电磁场相互作用 – 光波导可相互穿越(交叉角>10度) – 光互连不受平面或准平面的限制 – 光互连密度的限制
• 自由空间:可分辨的光点尺寸 • 波导:所要求的波导尺寸
16
• 光传输的多维多重复用性
– 波长 – 偏振 – 相位 – 频率
17
• 光互连的扇出数
– 扇出数:广播能力,即一点到多点的连接能力
6
空间光调制器
7
光纤旋转连接器
8
第一章 光通信基础知识
• 1.1 光互连网络概念及背景
– 光互连定义:以光的波粒二相性与物质相互作 用产生的各种现象实现数据和信号传输和交换 的理论和技术
光纤通信-PowerPointPresentation
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第一讲 光纤通信概述
主要内容 ●光纤通信的发展史与趋势 ●电磁波的波谱 ●光纤通信系统基本组成 ●光纤通信的特点
教学重点 ●了解光纤通信的发展史 ●理解光在电磁波谱中的位置 ●掌握光纤通信所用光-波的波长范围 ●光纤通信的特点及光纤通信系统的组
成。
1
光纤通信是以光纤为传输媒质,以光信号为信息载体 的通信方式.
光 接 收 机
电 接 收 机
信 息 宿
电信号 光信号 光信号 电信号
输入
输出
输入
输出
6
光发送机
组成------ 半导体光源(核心)、驱动器和调制器。 功能----- 将待发送的电信号进行电/光转换,并将转换
出的光信号最大限度的注入光纤中进行传输。
7
光纤线路
功能:是把来自光发射机的光信号,以尽可能小的畸变 (失真)和衰减传输到光接收机
2
光纤通信的发展史
1880年,美国科学家贝尔发明光电话 。光通信开始起源发展。 1960年,美国人梅曼发明第一台红宝石激光器 。 1966年,英籍华人高锟指出:如果能够减少玻璃中的杂质含量,就可以
制造出损耗低于20dB/km的光纤。 1970年是使光纤通信发展出现跨越的一年,美国康宁公司研制出了损耗
组成------ 光电检测器(核心)、放大器和相关电路 功能------ 将光纤传来的光信号进行光/电转换,并对
转换出的电信号进行放大和恢复.
9
光中继器
功能——将经过一段光纤线路传输后产生了失真的 光信号进行放大及再生后送入下一段光纤中传送从而 可延长光信号传输距离。
10
光纤通信的特点
• 传输衰减小,传输距离长。 • 传输频带宽,通信容量大。 • 抗电磁干扰,传输质量好。 • 体积小、重量轻、便于施工。 • 原材料丰富,节约有色金属,有利于环保。 • 易碎不易接续。
主要内容 ●光纤通信的发展史与趋势 ●电磁波的波谱 ●光纤通信系统基本组成 ●光纤通信的特点
教学重点 ●了解光纤通信的发展史 ●理解光在电磁波谱中的位置 ●掌握光纤通信所用光-波的波长范围 ●光纤通信的特点及光纤通信系统的组
成。
1
光纤通信是以光纤为传输媒质,以光信号为信息载体 的通信方式.
光 接 收 机
电 接 收 机
信 息 宿
电信号 光信号 光信号 电信号
输入
输出
输入
输出
6
光发送机
组成------ 半导体光源(核心)、驱动器和调制器。 功能----- 将待发送的电信号进行电/光转换,并将转换
出的光信号最大限度的注入光纤中进行传输。
7
光纤线路
功能:是把来自光发射机的光信号,以尽可能小的畸变 (失真)和衰减传输到光接收机
2
光纤通信的发展史
1880年,美国科学家贝尔发明光电话 。光通信开始起源发展。 1960年,美国人梅曼发明第一台红宝石激光器 。 1966年,英籍华人高锟指出:如果能够减少玻璃中的杂质含量,就可以
制造出损耗低于20dB/km的光纤。 1970年是使光纤通信发展出现跨越的一年,美国康宁公司研制出了损耗
组成------ 光电检测器(核心)、放大器和相关电路 功能------ 将光纤传来的光信号进行光/电转换,并对
转换出的电信号进行放大和恢复.
9
光中继器
功能——将经过一段光纤线路传输后产生了失真的 光信号进行放大及再生后送入下一段光纤中传送从而 可延长光信号传输距离。
10
光纤通信的特点
• 传输衰减小,传输距离长。 • 传输频带宽,通信容量大。 • 抗电磁干扰,传输质量好。 • 体积小、重量轻、便于施工。 • 原材料丰富,节约有色金属,有利于环保。 • 易碎不易接续。
光通信复习及课件(5)PPT
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4I13 / 2 1.48m
泵浦 4I15 / 2
0.65m
0.80m 3 0.98m 2 1.53m
光信号
1
(a)
图 7.1
10
8
6
6 4 2 0
1.48
吸收
增益 1.50 1.52 1.54 波 长/m
(b)
4 2 0 1.56
(a) 硅光纤中铒离子的能级图; (b) EDFA的吸收和增益频谱
为提高放大器增益, 应提高对泵浦光的吸收,使基态Er3+尽
如果输入的信号光的光子能量等于能级2和能级1的能量差, 则处于能级2的Er3+将跃迁到基态(2→1),产生受激辐射光,因而 信号光得到放大。
由此可见,这种放大是由于泵浦光的能量转换为信号光的结 果。
6
损耗或增益 /(dB·m-1) 截面 /(×10 -25m2)
4F9 / 2
4I9 / 2 4I11 / 2
4
7.1.1
图7.1示出掺铒光纤放大器(EDFA)的工作原理,说明了光信 号放大的原因。
从图7.1(a)可以看到,在掺铒光纤(EDF)中,铒离子(Er3+) 有三个能级:
• 能级1代表基态, 能量最低 • 能级2是亚稳态,处于中间能级 • 能级3代表激发态, 能量最高
5
当泵浦(Pump, 抽运)光的光子能量等于能级3和能级1的能量差 时,铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态(1→3)。但是激发态是 不稳定的,Er3+很快返回到能级2。
0 0 5 10 15 20
输入 泵浦光 功率 / mW
(a) 图7.2
(b)
(a) 输出信号光功率与泵浦光功率的关系; (b) 小信号增益与泵浦光功率9的关系
泵浦 4I15 / 2
0.65m
0.80m 3 0.98m 2 1.53m
光信号
1
(a)
图 7.1
10
8
6
6 4 2 0
1.48
吸收
增益 1.50 1.52 1.54 波 长/m
(b)
4 2 0 1.56
(a) 硅光纤中铒离子的能级图; (b) EDFA的吸收和增益频谱
为提高放大器增益, 应提高对泵浦光的吸收,使基态Er3+尽
如果输入的信号光的光子能量等于能级2和能级1的能量差, 则处于能级2的Er3+将跃迁到基态(2→1),产生受激辐射光,因而 信号光得到放大。
由此可见,这种放大是由于泵浦光的能量转换为信号光的结 果。
6
损耗或增益 /(dB·m-1) 截面 /(×10 -25m2)
4F9 / 2
4I9 / 2 4I11 / 2
4
7.1.1
图7.1示出掺铒光纤放大器(EDFA)的工作原理,说明了光信 号放大的原因。
从图7.1(a)可以看到,在掺铒光纤(EDF)中,铒离子(Er3+) 有三个能级:
• 能级1代表基态, 能量最低 • 能级2是亚稳态,处于中间能级 • 能级3代表激发态, 能量最高
5
当泵浦(Pump, 抽运)光的光子能量等于能级3和能级1的能量差 时,铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态(1→3)。但是激发态是 不稳定的,Er3+很快返回到能级2。
0 0 5 10 15 20
输入 泵浦光 功率 / mW
(a) 图7.2
(b)
(a) 输出信号光功率与泵浦光功率的关系; (b) 小信号增益与泵浦光功率9的关系
光通信培训课件
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对称加密、非对称加密、公钥加密等
应用场景
保护数据传输安全、防止数据泄露、 确保通信内容不被篡改
防火墙技术及其部署策略
防火墙技术
包过滤防火墙、代理服务 器防火墙、应用层网关防 火墙等
部署策略
根据网络拓扑结构、安全 需求等因素,选择合适的 防火墙技术和部署位置
配置规则
根据安全策略,配置防火 墙的访问控制规则,确保 内外网络的隔离和访问控 制
根据业务需求和技术发展趋势,设计合理的城域网架构调整方案 。
实施过程与效果评估
详细介绍实施过程,包括设备替换、配置变更、网络调试等,并 对实施效果进行评估。
某大型活动网络保障方案设计与实施过程回顾
活动背景与需求分析
介绍活动背景、规模和影响范围,分析网络保障需求。
网络保障方案设计
设计合理的网络保障方案,包括带宽保障、网络安全、应 急预案等。
根据信道特性和传输距离选择合适的调制方式,如QAM、PSK等 ,以提高传输速率和可靠性。
编码方式优化
采用高效的编码方式,如前向纠错编码、重复码等,以降低误码率 和提高传输性能。
多级调制和编码组合
结合多种调制方式和编码方式,实现多级调制和编码的组合,进一 步提高传输性能。
故障诊断与排除技巧
01
02
03
光通信培训课件
汇报人: 日期:
目录
• 光通信基础知识 • 光通信设备与器件 • 光通信网络架构与协议 • 光通信系统设计与优化 • 光通信安全与防护技术 • 实际案例分析与实践操作演示
01
光通信基础知识
光通信定义与发展
光通信定义
光通信是一种利用光波作为信息 载体进行传输的通信方式。
光通信发展历程
应用场景
保护数据传输安全、防止数据泄露、 确保通信内容不被篡改
防火墙技术及其部署策略
防火墙技术
包过滤防火墙、代理服务 器防火墙、应用层网关防 火墙等
部署策略
根据网络拓扑结构、安全 需求等因素,选择合适的 防火墙技术和部署位置
配置规则
根据安全策略,配置防火 墙的访问控制规则,确保 内外网络的隔离和访问控 制
根据业务需求和技术发展趋势,设计合理的城域网架构调整方案 。
实施过程与效果评估
详细介绍实施过程,包括设备替换、配置变更、网络调试等,并 对实施效果进行评估。
某大型活动网络保障方案设计与实施过程回顾
活动背景与需求分析
介绍活动背景、规模和影响范围,分析网络保障需求。
网络保障方案设计
设计合理的网络保障方案,包括带宽保障、网络安全、应 急预案等。
根据信道特性和传输距离选择合适的调制方式,如QAM、PSK等 ,以提高传输速率和可靠性。
编码方式优化
采用高效的编码方式,如前向纠错编码、重复码等,以降低误码率 和提高传输性能。
多级调制和编码组合
结合多种调制方式和编码方式,实现多级调制和编码的组合,进一 步提高传输性能。
故障诊断与排除技巧
01
02
03
光通信培训课件
汇报人: 日期:
目录
• 光通信基础知识 • 光通信设备与器件 • 光通信网络架构与协议 • 光通信系统设计与优化 • 光通信安全与防护技术 • 实际案例分析与实践操作演示
01
光通信基础知识
光通信定义与发展
光通信定义
光通信是一种利用光波作为信息 载体进行传输的通信方式。
光通信发展历程
光通信技术PPT课件
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stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3rstm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端dwdmstm16终端stm16终端16条波长信道1?16stm16终端stm16终端1?1616条波长信道edfaiso组织成立于1946年10月总部设于瑞士日内瓦有九十四个会员国组成137个国家或地区采用该组织标准三种网络设备有着不同的性质决定了这三种网络设备有着不同的性质决定了这三种网络中设备开发的不同考虑
各种新技术、新器件使波分复用迅速推广使用
EDFA、复用/解复用器、新型光纤,色散补偿技术等
密集波分复用(DWDM)系统
光纤传输容量极限
增加谱宽:1300nm~1700nm=54.3THz
各种新技术、新器件使波分复用迅速推广使用
EDFA、复用/解复用器、新型光纤,色散补偿技术等
密集波分复用(DWDM)系统
光纤传输容量极限
增加谱宽:1300nm~1700nm=54.3THz
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光通信在中国的发展
光通信在中国的发展
光纤网络的分类
SST终ST终MSTM终端ST端MS-终T1-终端MST1终6M-端ST6M1终端S-T6端M1S-终T1-终6端MST1终6M-端ST6M1终端S-T6端M1S-终T1-终6端MST1终6M-端ST6M1终端-T6端M1-终1-6端M16-端61-616光光中(光3中(光R继3中(光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器R)继3中(器R)继3器R)继器)器光光中(光3中(光R继3中(光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器R)继3中(器R)继3器R)继器)器
光光中(光3中R继中)继器继器器 (光3(光R3中(光R)3中(光R)继3中(光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中器R)继中器)继器继器器 (光3(R3中R) )继器 (3R)
SST终ST终MSTM终S端TSM端终-T终1-SM端T终1M6-S端TM6终1S端-TSM端6终1-T终1-SM端6T终1M6-S端TM6终1S端-TSM端6终1-T终1-SM端6T终1M6-S端TM6终1端-TM端6终1-1-M端616-端61-616
G.655
20 10
G.653
0 -10 -20
1300
1400
波长(nm)
1500
1600
1700
光通信技术 课件Lecture5
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Conservation laws
K-selection rule: k1k2
Department of Optical Engineering
Two types of bandgaps, again
➢ Direct bandgap
➢ Indirect bandgap
Radiative recombiation possible:
Direct or indirect bandgap: if min lines up with max
Department of Optical Engineering
How to choose k’s: electron confined in a box
Department of Optical Engineering
Department of Optical Engineering
Current density p(x) or n(x)
➢ Diffusion
➢ Drift
Department of Optical Engineering
Contact potential:
- balance between diffusion and drift
➢ Drift current=diffusion current
Department of Optical Engineering
E-k diagram: Si & GaAs
Indirect
direct
Department of Optical Engineering
Carrier Recombination
Department of Optical Engineering
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A Review check list
Fiber
• Fiber mode • What is it? • Why it is discrete? • Condition for single propagation mode
• Attenuation • Function of wavelength • Calculation • Causes
I Ne / t
P(mW) [int Ep (eV )]I (mA)
Department of Optical Engineering
Radiation wavelength - energy gap
Department of Optical Engineering
Some popular III-V compounds
•Diffusion of majority carriers across the depletion region
•Carrier injection
•Injected minority carriers recombine with majority
•Radiative/non-radiative recombination
Lambertian Source radiance distribution
Generalized Coupled Power
Source Fiber Coupling - II
P0=100W ->Pin=7.56 W
•Spectral width
•SLED 170 nm •ELED 65 nm (LD 1nm)
Refractive index changes with temperature
•Wavelength
•Increase with temperature 0.38nm/ºC
1/ 1/ rad 1/ nonrad int / r
Department of Optical Engineering
Direct-coupling efficiency
Department of Optical Enginepling – Lambertian Sources
•When temperature is raised, some electrons are excited cross the gap
Department of Optical Engineering
Thermal population
Department of Optical Engineering
Direct or indirect bandgap: if min lines up with max
Department of Optical Engineering
How to choose k’s: electron confined in a box
Department of Optical Engineering
Majority carrier is holes Minority carrier is electrons
Department of Optical Engineering
P-N Junction
•N region –+ve charge
•p region –-ve charge
•Electrical neutral •Diffusion potential
=forward-biasing
Department of Optical Engineering
Effect of forward bias
Department of Optical Engineering
Radiative recombination
Department of Optical Engineering
Photon emission unlikely:
10-8 – 10-10 s
Department of Optical Engin1e0e-r2in–g 10-4 s
Popular materials
Department of Optical Engineering
Light-emitting Diodes
Holes
Department of Optical Engineering
Both free electrons and holes conduct currents
Department of Optical Engineering
Electrons: particle and wave
➢ Particle nature
➢ Drift current=diffusion current
Department of Optical Engineering
E-k diagram: Si & GaAs
Indirect
direct
Department of Optical Engineering
Carrier Recombination
Light source
• LED • LD
Coupling optics Electronics
Department of Optical Engineering
Department of Optical Engineering
Classification of materials
Department of Optical Engineering
Department of Optical Engineering
Power v.s. driving current
➢ Power v.s.
photon numbers -> excited (injected) electrons N
P (Nint Ep ) / t
int internal quantum efficiency: electron->photon
Department of Optical Engineering
Radiation Patterns
➢ Surface-emitting LED(SLED)
A Lambertian source P=P0cos
➢ Edge-emitting LED (ELED)
A Lambertian source in a plane
Fiber connecterization •Connectors •Connector types / structure •Splices
Department of Optical Engineering
Light source and transmitters
➢ A transmitter consists of three parts:
Department of Optical Engineering
Two types of packaging
Department of Optical Engineering
Coupling, spectral width and efficiencies
•Coupling of SLED into a step-index fiber Pin=P0(NA)2 62.5/125 MM fiber: NA=0.275
• Dispersion • Intramodal dispersion • Intermodal dispersion • Polarization mode dispersion
• Higher order dispersion
Fiber Cables •Construction elements •Optical characteristics
Discrete k values
Department of Optical Engineering
More than one state have the same energy -degeneracy or density of state
Department of Optical Engineering
Department of Optical Engineering
Blue LED: a challenge
Department of Optical Engineering
Blue LED: a challenge
Department of Optical Engineering
White LED: a magic
➢ Reduces electrostatic barrier at the junction, thus diffusion occur again
➢ Splitting Fermi level
Apply a E-field to reduce built-in field: + on p-type, - on n-type
What is a possible measure to make it
happen?
That’s what we
want
Department of Optical Engineering
Effect of forward-biasing
➢ Produces a current and interrupts the equilibrium of carrier population
•Increase with driving current 0.69 nm/mA
•Rise time •0.4-10 ns
tr 2.2[ (1.7 104T K C) / I p
•Determined by recombination time •Modulation bandwidth
Fiber
• Fiber mode • What is it? • Why it is discrete? • Condition for single propagation mode
• Attenuation • Function of wavelength • Calculation • Causes
I Ne / t
P(mW) [int Ep (eV )]I (mA)
Department of Optical Engineering
Radiation wavelength - energy gap
Department of Optical Engineering
Some popular III-V compounds
•Diffusion of majority carriers across the depletion region
•Carrier injection
•Injected minority carriers recombine with majority
•Radiative/non-radiative recombination
Lambertian Source radiance distribution
Generalized Coupled Power
Source Fiber Coupling - II
P0=100W ->Pin=7.56 W
•Spectral width
•SLED 170 nm •ELED 65 nm (LD 1nm)
Refractive index changes with temperature
•Wavelength
•Increase with temperature 0.38nm/ºC
1/ 1/ rad 1/ nonrad int / r
Department of Optical Engineering
Direct-coupling efficiency
Department of Optical Enginepling – Lambertian Sources
•When temperature is raised, some electrons are excited cross the gap
Department of Optical Engineering
Thermal population
Department of Optical Engineering
Direct or indirect bandgap: if min lines up with max
Department of Optical Engineering
How to choose k’s: electron confined in a box
Department of Optical Engineering
Majority carrier is holes Minority carrier is electrons
Department of Optical Engineering
P-N Junction
•N region –+ve charge
•p region –-ve charge
•Electrical neutral •Diffusion potential
=forward-biasing
Department of Optical Engineering
Effect of forward bias
Department of Optical Engineering
Radiative recombination
Department of Optical Engineering
Photon emission unlikely:
10-8 – 10-10 s
Department of Optical Engin1e0e-r2in–g 10-4 s
Popular materials
Department of Optical Engineering
Light-emitting Diodes
Holes
Department of Optical Engineering
Both free electrons and holes conduct currents
Department of Optical Engineering
Electrons: particle and wave
➢ Particle nature
➢ Drift current=diffusion current
Department of Optical Engineering
E-k diagram: Si & GaAs
Indirect
direct
Department of Optical Engineering
Carrier Recombination
Light source
• LED • LD
Coupling optics Electronics
Department of Optical Engineering
Department of Optical Engineering
Classification of materials
Department of Optical Engineering
Department of Optical Engineering
Power v.s. driving current
➢ Power v.s.
photon numbers -> excited (injected) electrons N
P (Nint Ep ) / t
int internal quantum efficiency: electron->photon
Department of Optical Engineering
Radiation Patterns
➢ Surface-emitting LED(SLED)
A Lambertian source P=P0cos
➢ Edge-emitting LED (ELED)
A Lambertian source in a plane
Fiber connecterization •Connectors •Connector types / structure •Splices
Department of Optical Engineering
Light source and transmitters
➢ A transmitter consists of three parts:
Department of Optical Engineering
Two types of packaging
Department of Optical Engineering
Coupling, spectral width and efficiencies
•Coupling of SLED into a step-index fiber Pin=P0(NA)2 62.5/125 MM fiber: NA=0.275
• Dispersion • Intramodal dispersion • Intermodal dispersion • Polarization mode dispersion
• Higher order dispersion
Fiber Cables •Construction elements •Optical characteristics
Discrete k values
Department of Optical Engineering
More than one state have the same energy -degeneracy or density of state
Department of Optical Engineering
Department of Optical Engineering
Blue LED: a challenge
Department of Optical Engineering
Blue LED: a challenge
Department of Optical Engineering
White LED: a magic
➢ Reduces electrostatic barrier at the junction, thus diffusion occur again
➢ Splitting Fermi level
Apply a E-field to reduce built-in field: + on p-type, - on n-type
What is a possible measure to make it
happen?
That’s what we
want
Department of Optical Engineering
Effect of forward-biasing
➢ Produces a current and interrupts the equilibrium of carrier population
•Increase with driving current 0.69 nm/mA
•Rise time •0.4-10 ns
tr 2.2[ (1.7 104T K C) / I p
•Determined by recombination time •Modulation bandwidth