【精品】PPT课件 激光器及光发射机
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激光器与光发射机讲解课件
半导体激光器
半导体材料中的电子受到激发从低能级跃迁到高能级，在高能级上积累的电子会自发地向低能级跃迁 ，这个过程中释放的能量以光子的形式发射出去，形成激光。
半导体激光器具有体积小、重量轻、寿命长、可靠性高等优点，广泛应用于通信、信息处理等领域。
03
光发射机的基本原理与组 成
光发射机的基本原理
激光器的工作原理
稳定性
稳定性是指光发射机输出的激 光光束的功率稳定性和指向精 度的稳定性。
可靠性
可靠性是指光发射机的使用寿 命和故障率。
04
光发射机的应用与维护
光发射机的应用场景
光纤通信
光发射机是光纤通信系统中的重 要组成部分，用于将电信号转换 为光信号，通过光纤传输实现信
息传递。
激光雷达
在激光雷达系统中，光发射机用 于产生激光束并发送至目标物体 ，同时接收目标物体反射回来的 激光束，实现目标物体的探测和
激光器的历史与发展
激光器的历史
激光器的发展可以追溯到20世纪60 年代，当时科学家们发现了激光的产 生原理和制造方法，随后出现了各种 类型的激光器。
激光器的发展
随着科技的不断进步，激光器的性能 和种类也不断得到提升和拓展，出现 了许多新型的激光器，如光纤激光器 、气体激光器、半导体激光器等。
激光器的应用场景
更小的体积
随着集成技术的不断发展 ，光发射机的体积将越来 越小，同时其可靠性和稳 定性将得到提高。
更快的传输速率
随着通信技术的发展，光 发射机的传输速率将得到 提高，以满足未来通信系 统的需求。
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激光器与光发射机讲解课件
目录
• 激光器概述 • 激光器的种类与原理 • 光发射机的基本原理与组成 • 光发射机的应用与维护 • 激光器的未来发展趋势
《光源和光发射机》课件
工业照明
高效的工业照明可以提高生产 效率和安全性。
光发射机
光发射器的定义
光发射器是将电能或其他能源转化为光能并传输的装置。
光发射器的分类
光发射器可以分为LED、激光器等不同类型。
光发射器的特点
不同类型的光发射器具有不同的功耗、尺寸和效率。
光发射机的性质
1
光发射器的发射能力
光发射器可以具有不同的发射功率和距离。
总结
1 光源和光发射机的关系
光发射机需要光源提供光能来发射光信号。
2 光源和光发射机在每个应用领域的重要性
它们在照明、通信等领域都发挥着重要的作用。
3 未来光源和光发射机发展趋势
随着技术的进步，光源和光发射机将变得更加高效和多样化。
2
光发射器的调制特性
光发射器可以通过调制来传输不同的信号。
3
光发射器的耐用性
耐用的光发射器可以在各种复杂环境中稳定工作。
光发射机的应用
光通信
光发射器是实现高速、远距离 光通信的关键组件。
无线电通信
部分无线电通信系统采用光发 射器作为信号传输介质。
其他应用领域
光发射器在医疗设备、科学研 究等领域都有广泛应用。
《光源和光发射机》PPT 课件
这个PPT课件将介绍光源和光发射机，从定义、性质到应用。通过丰富的内容 和精美的图片，带您深入了解这个有趣的主题。
什么是光源?
光源的定义
光源是产生光的物体或装 置，用于提供照明或其他 光学应用。
光源的分类
光源可以分为自然光源和 人造光源，如太阳、灯泡 等。
光源的特点
光源可以具有不同的颜色、 亮度和光谱分布。
光源的性质
1
光源的辐射特性
光纤通信光源和光发射机介绍PPT(108张)
激光器是指能够产生激光的自激振荡器。受激辐射 是产生激光的关键。
粒子数反转条件：是使物质产生光放大的必要条件
光学谐振腔：建立光反馈，实现光的频率和方向选择
Laser 发射波长 p50
3.1.2 PN结
PN结的形成过程
泵浦（正向偏压）下
外加电场
同质结
异质结 P53
双异质结的优点P53
LED和LD的直接调制
小信号调制：调制响应平坦无起伏
1. 没有两个人是一样的；
2. 一个人不能控制另外一个人；
3. 有效果比有道理更重要；
4. 只有由感官经验塑造出来的世界，没有绝 对的真实世界；
5. 沟通的意义决定于对方的回应（自己说什 么不重要，对方接受什么才重要）
6. 重复旧的做法，只会得到旧的结果（只有 不断地改变做法，才能与其他事物保持理 想的关系）；
10. 在任何一个系统里，最灵活的部分便是最能影响大局的 部分（灵活就是适应，就是接受。灵活是使事情更快有 效果的重要因素）；
11. 没有挫败，只有回馈信息（“挫败”是把焦点放在过去的 事情上，“怎样改变做法”是把焦点放在未来）；
12. 动机和情绪总不会错，只是行为没有效果而已
激光器的组成和封装P82
3.我们还知道制约化学和生物的基本 定律， 这样在 原则上 ，我们 应能确 定大脑 如何工 作。但 是制约 大脑的 方程几 乎肯定 具有混 沌行为 ，初始 态的非 常小的 改变会 导致非 常不同 的结果 。这样 ，尽管 我们知 道制约 人类行 为的方 程，但 在实际 上我们 不能预 言它。
4.宇宙的其他地方对于地球上发生的 任何事 物根本 不在乎 。绕着 太阳公 转的行 星的运 动似乎 最终会 变成混 沌，尽 管其时 间尺度 很长。 这表明 随着时 间流逝 ，任何 预言的 误差将 越来越 大。在 一段时 间之后 ，就不 可能预 言运动 的细节 。
粒子数反转条件：是使物质产生光放大的必要条件
光学谐振腔：建立光反馈，实现光的频率和方向选择
Laser 发射波长 p50
3.1.2 PN结
PN结的形成过程
泵浦（正向偏压）下
外加电场
同质结
异质结 P53
双异质结的优点P53
LED和LD的直接调制
小信号调制：调制响应平坦无起伏
1. 没有两个人是一样的；
2. 一个人不能控制另外一个人；
3. 有效果比有道理更重要；
4. 只有由感官经验塑造出来的世界，没有绝 对的真实世界；
5. 沟通的意义决定于对方的回应（自己说什 么不重要，对方接受什么才重要）
6. 重复旧的做法，只会得到旧的结果（只有 不断地改变做法，才能与其他事物保持理 想的关系）；
10. 在任何一个系统里，最灵活的部分便是最能影响大局的 部分（灵活就是适应，就是接受。灵活是使事情更快有 效果的重要因素）；
11. 没有挫败，只有回馈信息（“挫败”是把焦点放在过去的 事情上，“怎样改变做法”是把焦点放在未来）；
12. 动机和情绪总不会错，只是行为没有效果而已
激光器的组成和封装P82
3.我们还知道制约化学和生物的基本 定律， 这样在 原则上 ，我们 应能确 定大脑 如何工 作。但 是制约 大脑的 方程几 乎肯定 具有混 沌行为 ，初始 态的非 常小的 改变会 导致非 常不同 的结果 。这样 ，尽管 我们知 道制约 人类行 为的方 程，但 在实际 上我们 不能预 言它。
4.宇宙的其他地方对于地球上发生的 任何事 物根本 不在乎 。绕着 太阳公 转的行 星的运 动似乎 最终会 变成混 沌，尽 管其时 间尺度 很长。 这表明 随着时 间流逝 ，任何 预言的 误差将 越来越 大。在 一段时 间之后 ，就不 可能预 言运动 的细节 。
《光源与光发送机》PPT课件
1. 孤立原子的能级
原子是由原子核和围绕原子核旋转的电子构成。 围绕原子核旋转的电子能量不能任意取值，只能取特 定的离散值，这种现象称为电子能量的量子化。电子 既绕原子核旋转（动能），又作自旋运动（位能）， 动能和位能之和称为内能。
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9
1913年丹麦物理学家玻尔提出了原子只能处于由 不连续能级表征的一系列状态（定态），对于每一种 运动状态来说，都具有一定的内能（位能和动能之 和）。 内能是一些不连续的特定值，对应电子运动 的特定轨道，这些特定的轨道称为能级。电子通过与 外界交换能量从一种运动状态转变为另一种运动状态。
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7
6、聚光性好
要求光源发光尽量集中，会聚到一点，尽可能 多地把光送过光纤，即耦合效率高，这样进入光结 的功率大，系统中继距离就可增加。
7、调制方便
调制是把话音等信息附载在光波上，如何高效 地用电信号来调制光波是决定系统成败的关键。
8、价格低廉，体积小，应用方便
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8
5.1 半导体光源的物理基础
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23
粒子数反转分布状态
在热平衡状态下，高能级上的电子数要少于低能级 上电子数。在单位时间内，从高能级跃迁到低能级 上的粒子数，总是少于从低能级跃迁到高能级上的 粒子数，因此，这时受激吸收大于受激辐射，也就 是说，在热平衡条件下的物质，不可能有光的放大 作用。因而必须到非平衡体系中去找。
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25
2.
如果N1>N2，即受激吸收大于受激辐射。当光通 过这种物质时，光强按指数衰减， 这种物质称为吸收 物质。
如果N2>N1，即受激辐射大于受激吸收，当光通 过这种物质时，会产生放大作用，这种物质称为激活 物质。
原子是由原子核和围绕原子核旋转的电子构成。 围绕原子核旋转的电子能量不能任意取值，只能取特 定的离散值，这种现象称为电子能量的量子化。电子 既绕原子核旋转（动能），又作自旋运动（位能）， 动能和位能之和称为内能。
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9
1913年丹麦物理学家玻尔提出了原子只能处于由 不连续能级表征的一系列状态（定态），对于每一种 运动状态来说，都具有一定的内能（位能和动能之 和）。 内能是一些不连续的特定值，对应电子运动 的特定轨道，这些特定的轨道称为能级。电子通过与 外界交换能量从一种运动状态转变为另一种运动状态。
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7
6、聚光性好
要求光源发光尽量集中，会聚到一点，尽可能 多地把光送过光纤，即耦合效率高，这样进入光结 的功率大，系统中继距离就可增加。
7、调制方便
调制是把话音等信息附载在光波上，如何高效 地用电信号来调制光波是决定系统成败的关键。
8、价格低廉，体积小，应用方便
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8
5.1 半导体光源的物理基础
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23
粒子数反转分布状态
在热平衡状态下，高能级上的电子数要少于低能级 上电子数。在单位时间内，从高能级跃迁到低能级 上的粒子数，总是少于从低能级跃迁到高能级上的 粒子数，因此，这时受激吸收大于受激辐射，也就 是说，在热平衡条件下的物质，不可能有光的放大 作用。因而必须到非平衡体系中去找。
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25
2.
如果N1>N2，即受激吸收大于受激辐射。当光通 过这种物质时，光强按指数衰减， 这种物质称为吸收 物质。
如果N2>N1，即受激辐射大于受激吸收，当光通 过这种物质时，会产生放大作用，这种物质称为激活 物质。
《激光器及光发射机》PPT课件
谐振腔由晶体的两个解理面构成。通常为双异质 结（DH）LD。 激光器实质上是一个受激发射的光振荡放大器。
编辑ppt
8
F-P LD基本工作原理
实现F-P LD激射工作的四个基本条件：
要有能实现电子和光场相互作用的工作物质 要有注入能量的泵浦源（光泵或者电泵浦） 要有一个F-P谐振腔 要满足振荡条件
工作物质（即能实现粒子跃迁的晶体材料，如GaAs和 InGaAsP）
外界供给能量满足粒子数反转（常采用电流注入法）
编辑ppt
12
2. F-P谐振腔
只有增益介质而无光学 反馈装置，便不能形成激光 将已实现粒子数反转分布 的系统置于严格平行的一对 反射镜之间便形成F-P谐振腔。 光在两个反射镜之间往返多 次过程中，得到放大。
按结构分类： F-P LD、 DFB LD、 DBR LD、 QW LD、 VCSEL
按波导机制分类：增益导引LD和折射率导引 LD
按性能分类：低阈值LD、超高速LD、动态单 模LD、大功率LD
编辑ppt
7
3.1.1 法布里-珀罗型激光器F-P LD
F-P LD是最常见最普通的LD. 由外延生长的有源层和有源层两边的限制层构成 in a Typical Fabry-Perot Laser
Spectral width and Linewidth at FWHM (Full Width Half Maximum)
编辑ppt
15
Output spectrum changes as power is applied
编辑ppt
13
3. 振荡条件
当增益超过由部分反射和散射等多种因素引起的 总损耗，经过谐振腔的选频作用，特定频率的光 波在谐振腔内积累能量并通过反射镜射出，形成 激光（相干光）。
编辑ppt
8
F-P LD基本工作原理
实现F-P LD激射工作的四个基本条件：
要有能实现电子和光场相互作用的工作物质 要有注入能量的泵浦源（光泵或者电泵浦） 要有一个F-P谐振腔 要满足振荡条件
工作物质（即能实现粒子跃迁的晶体材料，如GaAs和 InGaAsP）
外界供给能量满足粒子数反转（常采用电流注入法）
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2. F-P谐振腔
只有增益介质而无光学 反馈装置，便不能形成激光 将已实现粒子数反转分布 的系统置于严格平行的一对 反射镜之间便形成F-P谐振腔。 光在两个反射镜之间往返多 次过程中，得到放大。
按结构分类： F-P LD、 DFB LD、 DBR LD、 QW LD、 VCSEL
按波导机制分类：增益导引LD和折射率导引 LD
按性能分类：低阈值LD、超高速LD、动态单 模LD、大功率LD
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7
3.1.1 法布里-珀罗型激光器F-P LD
F-P LD是最常见最普通的LD. 由外延生长的有源层和有源层两边的限制层构成 in a Typical Fabry-Perot Laser
Spectral width and Linewidth at FWHM (Full Width Half Maximum)
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15
Output spectrum changes as power is applied
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13
3. 振荡条件
当增益超过由部分反射和散射等多种因素引起的 总损耗，经过谐振腔的选频作用，特定频率的光 波在谐振腔内积累能量并通过反射镜射出，形成 激光（相干光）。
典型激光器介绍大全(精华版)ppt课件
• 钛蓝宝石（钛宝石，Ti3＋：AL2O3） • Nd:YAG泵浦的Co2+:MgF2激光器。
敏化剂
• 在晶体中除了发光中心的激活离子外，再掺入一种或多种 施主离子，主要作用是吸收激活离子不吸收的光谱能量， 并将吸收到的能量转移给激活离子。
• 双掺或多掺杂晶体生长困难，工艺复杂。
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27
1、红宝石的基本特性
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10
氦-镉激光器
以镉金属蒸气为发光物质，主要有两条连续 谱线，即波长为325nm的紫外辐射和441.6nm的蓝 光，典型输出功率分别为1～25mW和1～100mW。主 要应用领域包括活字印刷、血细胞计数、集成电 路芯片检验及激光诱导荧光实验等。
俄罗斯PLASMA公司的氦 镉激光器
精选PPT课件
由不同组分的半导体材料做成激光有源区和约束区的 激光器。
特点：体积最小、重量最轻，使用寿命长，有 效使用时间超过10万小时。
输出波长范围：紫外、可见、红外 输出功率：mW、W、kW。
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14
DFB半导体激光器示意图
DBR半导体激光器示意图
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15
垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）
量子级联激光器(quantum cascade lasers, QCLs)
基于电子在半导体量 子阱中导带子带间跃 迁和声子辅助共振隧 穿原理的新型单极半 导体器件。
精选PPT课件
16
光纤耦合（尾纤型-pigtail package）半导体激 光器件
ProLite型光纤耦合单发射激光器
精选PPT课件
谱线已达数千种 (160nm~4mm)
工作方式：连续运转（大多数）
多数气体激光器有瞬时功率不高的弱点。
敏化剂
• 在晶体中除了发光中心的激活离子外，再掺入一种或多种 施主离子，主要作用是吸收激活离子不吸收的光谱能量， 并将吸收到的能量转移给激活离子。
• 双掺或多掺杂晶体生长困难，工艺复杂。
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27
1、红宝石的基本特性
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10
氦-镉激光器
以镉金属蒸气为发光物质，主要有两条连续 谱线，即波长为325nm的紫外辐射和441.6nm的蓝 光，典型输出功率分别为1～25mW和1～100mW。主 要应用领域包括活字印刷、血细胞计数、集成电 路芯片检验及激光诱导荧光实验等。
俄罗斯PLASMA公司的氦 镉激光器
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由不同组分的半导体材料做成激光有源区和约束区的 激光器。
特点：体积最小、重量最轻，使用寿命长，有 效使用时间超过10万小时。
输出波长范围：紫外、可见、红外 输出功率：mW、W、kW。
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DBR半导体激光器示意图
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15
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基于电子在半导体量 子阱中导带子带间跃 迁和声子辅助共振隧 穿原理的新型单极半 导体器件。
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ProLite型光纤耦合单发射激光器
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谱线已达数千种 (160nm~4mm)
工作方式：连续运转（大多数）
多数气体激光器有瞬时功率不高的弱点。
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特性？
纵模和横模p65-66
半导体激光器的P-I特性曲线p69
特征温度p72
光束特性
近场和远场分布 远场
LED
LED的P-I特性（掌握） LED的输出光谱分布（掌握） LED的典型结构（了解）
LED 用途
照明用LED材料的选择
典型结构
LD的优点
LED和LD的调制 直接调制：内调制 间接调制：外调制
3.1.3 非辐射复合—直接带隙和间接带隙半导体材料
内量子效率 P70 （公式2-21）
载流子寿命
辐射复合
3.1.4 半导体材料：晶格常数匹配
小结：半导体光源材料的选取
半导体材料的禁带宽度的计算公式
半导体材料的制备
3.2 半导体激光器
半导体激光器的工作条件
工作物质
泵浦源
10. 在任何一个系统里，最灵活的部分便是最能影响大局的 部分（灵活就是适应，就是接受。灵活是使事情更快有 效果的重要因素）；
11. 没有挫败，只有回馈信息（“挫败”是把焦点放在过去 的事情上，“怎样改变做法”是把焦点放在未来）；
12. 动机和情绪总不会错，只是行为没有效果而已
激光器的组成和封装P82
7. 凡事必有至少三个解决方法（只有相信尚有未知的有效 方法，才会有机会找到它并使事情改变）；
8. 每一个人都选择给自己最佳利益的行为（没有不对的行 为，只有在当时环境下没有效果的行为）；
9. 每个人都已经具备使自己成功快乐的资源（所有事情或 经验里面，正面和负面的意义同时存在，究竟是我们的 绊脚石还是踏脚石，须由自己决定）；
FP腔激光器
图2-15：基本结构 图2.16：典型结构 p59 图2.17 ：示意图 p59 图2.18：商用结构
纵模和横模p65-66
半导体激光器的P-I特性曲线p69
特征温度p72
光束特性
近场和远场分布 远场
LED
LED的P-I特性（掌握） LED的输出光谱分布（掌握） LED的典型结构（了解）
LED 用途
照明用LED材料的选择
典型结构
LD的优点
LED和LD的调制 直接调制：内调制 间接调制：外调制
3.1.3 非辐射复合—直接带隙和间接带隙半导体材料
内量子效率 P70 （公式2-21）
载流子寿命
辐射复合
3.1.4 半导体材料：晶格常数匹配
小结：半导体光源材料的选取
半导体材料的禁带宽度的计算公式
半导体材料的制备
3.2 半导体激光器
半导体激光器的工作条件
工作物质
泵浦源
10. 在任何一个系统里，最灵活的部分便是最能影响大局的 部分（灵活就是适应，就是接受。灵活是使事情更快有 效果的重要因素）；
11. 没有挫败，只有回馈信息（“挫败”是把焦点放在过去 的事情上，“怎样改变做法”是把焦点放在未来）；
12. 动机和情绪总不会错，只是行为没有效果而已
激光器的组成和封装P82
7. 凡事必有至少三个解决方法（只有相信尚有未知的有效 方法，才会有机会找到它并使事情改变）；
8. 每一个人都选择给自己最佳利益的行为（没有不对的行 为，只有在当时环境下没有效果的行为）；
9. 每个人都已经具备使自己成功快乐的资源（所有事情或 经验里面，正面和负面的意义同时存在，究竟是我们的 绊脚石还是踏脚石，须由自己决定）；
FP腔激光器
图2-15：基本结构 图2.16：典型结构 p59 图2.17 ：示意图 p59 图2.18：商用结构
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