光纤通信中的光源汇总

Optical fiber communications
二 2018/9/26 光的辐射和吸收 1-4
A自发辐射 1.原子在外界影响的情况下,处在高能级上的电子会自发的向低能 级跃迁而发光。
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B12
f
r12
B12受激吸收跃迁Einstain系数.它只与原子性质有关。 C. 受激辐射 1.
处于高能级E2的一个原子,在频率为f=(E2-E1)/h的光子激发下, 受激的向E1能级跃迁,同时,放出一个能量为hf=E2-E1的光子 2.受激辐射跃迁几率
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第五章 光纤通信中的光源
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第一节 第二节 第三节 第四节
激光产生的基本原理 半导体激光器的基本概念 异质结半导体激光器的工作原理 半导体激光器的工作特性
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L' q

2
q
fq

2L' 2 nL q q q c 2 nL

总结:lasers 1.Optical gain + feedback 2. Spontaneous and stimulated emission 3. Threshold, discrete spectrum ,narrow radiation pattern
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1. 光源的作用是将电信号转换成光信号。 2.光纤通信中常用的光源器件有半导体激光二极管和发光二极管。 优点： (1)发射波长与光纤的低损耗或低色散波长相一致； (2)能够在室温下连续工作,输出功率满足光纤通信系统的要求； (3)谱线宽度可以做的较窄,以减少光纤中的色散的影响； (4)体积小,重量轻,使用寿命长,与光纤耦合效率高,调制简便。
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dN 1 r21 21 dt st N 2
B21 r21 / f
是受激辐射跃迁的Einstain系数 三 .激光产生的条件 A .(1) Amplifying Medium (2) Pumping Source (3) Optical Feedback (Cavity) B.粒子数反转 阈值条件:增益=损耗
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1 1 g 0 i ln 2 L R1 R2
小信号增益
i损耗系数
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C. 相位平衡条件:激光器必须工作在谐振腔的工作模式 上。 光腔的驻波条件:在腔内形成驻波。
dN12 1 r12 dt st N1
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r12不仅与原子性质有关,而且还与外界辐射场的能量密度f（单 位体积内，频率处于f附近的单位频率间隔中的电磁辐射能量） 有关：
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第一节 激光产生的基本原理
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一.原子的能级结构 A.能级
B.Boltzman Distribution
N2 g 2 ( E 2 E1) / k 0T e 各能级上的相对粒子数 分布 N1 g1 g1, g 2简并度 ,令g 2 g1
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2.自发辐射几率A21:单位时间内N2个高能态的原子中发生自发跃迁 的原子数与N2的比值自发辐射Einstain系数。
1 dN21 A21 dt sp N 2
(dN21)sp:由于自发跃迁引起的有E2向E1跃迁的原子数 3.能级的平均寿命=1/A21 4.自发辐射的特点: (1) 各个处于高能级的粒子都是自发地.独立的进行跃迁； (2) 辐射光子的频率不同,自发辐射的频率范围很宽； (3) 发射方向和相位也不同；
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B. 受激吸收 1 .
r12 (
dN12 1 ) dt st N1
处于低能级的E1的一个原子,在频率为f的辐射场的作用下,吸收 一个能量为hf的光子,并受激的向E2能级跃迁hf=E2-E1。 2 受激吸收几率: