发光二极管LEDppt课件教学教程

LED的光束空间分布
正面发光型的半功率点辐射角为120o，侧面发光 型的平行发射角为120o，垂直发射角为25o～35o。 LED与光纤的耦合效率一般低于10%。
LED的输出光功率特性
发射 光功率
正面发光 侧面发光
P/mw
0 100 200 300 400 500
电流I/mA
LED的一般外量子效率小于10%，驱动电流较小时，P-I特性 呈线性，I过大时，由于PN结发热产生饱和现象，使P-I特性曲线 斜率减小。通常LED的工作电流为50～100mA，输出光功率为几mW ， 由于发光光束辐射角大，入纤光功率只有几百μW。
• • •
光栅的周期Λ下式决定：
mB
为材料有效折射率， 是布拉格波长，nm为e 衍射系数。
• 在n普e通DBF激光器中，有两个阈值B 最低、增益相同的纵摸，其波长为：
•
为光栅长度。
• 在可普有L通效均提匀高光模栅式中选，择引性入和1一稳,2个定性λ，／B实4的现相(动移12态变2单换n纵Be，2L摸使激)原光来器的的波要峰求变。波谷，
输出功率P/mW 入纤功率P/mW 调制带宽B/MHz 辐射角θ/（°） 寿命t/h 工作温度 /℃
5～10 1～3 500～2000 20×30 106～107 -20～50
5～10 1～3 500～1000 20×50 105～106 -20～50
LED
1.3
1.55
50～100 60～120
50～150 100～150
LED的频率特性
LED 的频率响应为：
H ( f ) P( f ) 1 1 (2f )2
P(0)
式中，f 为调制频率，P( f )是对应于调制频率
的输出光功率， e为少数载流子（电子）的寿命，
定义 fc为发光二极管的截止频率，当
f
时，
fc
1
(2 e )
H( f ) 1 2
最高调制频率应低于截止频率。
第十讲 发光二极管LED
主要内容
• 一、发光二极管的工作原理 • 二、发光二极管的基本结构 • 三、发光二极管的工作特性
发光二极管的工作原理
• LED发射的是自发辐射光（非相干光）。大多采用双异质结结构， 把有源层夹在P型和N型限制层间，但没有光学谐振腔，故无阈值。 LED分为正面发光型和侧面发光型，侧面发光型LED的驱动电流较 大，输出光功率小，但光束发射角小，与光纤的耦合效率高，故 入纤光功率比正面发光型LED高。
分布式反馈激光器的一般性能
工作波长λ/μm 谱线宽度Δλ/nm 阈值电流Ith/mA 连续波单纵模 输出功率P/mW 直接调制单纵模 边模抑制比/dB 频谱漂移/（nm/℃） 外量子效率ηd/% 工作温度 /℃
1.3
1.55
1～2
1～3
20～30
30～60
10-4～10-3
20～40
15～30
0.04～0.5(1Gb/s.Hz)
发光wk.baidu.com极管的基本结构
球透镜 环氧树脂
P层
有源层
L
N层
发光区
(a)正面发光型
N型限制层
有源层
P型限制层
波导层
微透镜
(b)侧面发光型
发光二极管的工作特性
• 光谱特性 • 光束空间分布 • 输出光功率特性 • 频率特性
LED的光谱特性
相 Δλ=70nm 对光 强
1300
波长/nm
发光二极管发射的是自发辐射光，没有光学谐振腔对波长的选择，谱线 宽 ， 短 波 长 LED 谱 线 宽 度 为 3 0 ～ 5 0 nm。 长 波 长 LED 的 谱 线 宽 度 为 6 ～ 120nm。
30～35
＜0.08
20
15
20～40
15～30
DBF激光器的优点
• 是单纵摸激光器 • 谱线窄，波长稳定性好。 • 动态谱线好 • 线性好，广泛用于模拟调制的CATV传输系统。
LED的频率响应曲线
10
频 率响 应
P(f)
0.1
10
100 调制频率f/MHz
τe = 1.1μs τe = 2.1μs τe = 6.4μs
1000
LD和LED的一般性能比较
工作波长λ/μm 谱线宽度Δλ/nm 阈值电流Ith/mA 工作电流I/mA
LD 1.3 1～2 20～30
1.55 1～3 30～60
1～5
1～3
0.1～0.3 0.1～0.2
50～150 30～100
30×120 30×120
108
107
-20～50 -20～50
三、分布式反馈激光器DBF
• 分布式反馈激光器的工作原理 • 分布式反馈激光器的优点 • 分布式反馈激光器的一般性能
分布反馈激光器工作原理
DBF激光器用靠近有源层沿长度方向制作的周期性结构（波纹 状）衍射光栅实现光反馈。衍射光栅的折射率为周期性变化，使 有源层分布反馈。由有源曾层发出的光从一个方向向另一个方向 传播时，一部分在光栅波纹峰反射，另一部分继续前进，在邻近 的光栅波纹峰反射。若两部分反射光相互叠加则产生更强反馈， 而其他波长的光将被抵消；虽然每个光栅波纹峰反射光不大，但 整个光栅有成百上千的波纹峰，反馈光的总量足以产生激光振荡。