光发射机原理及器件

光发射机原理和器件
• 光发射机作用
• 将电信号转变为光信号
• 光发射机基本组成
• 光源(关键) 半导体激光器(LD)和发光二极管(LED)
• 调制电路和控制电路 • 线路编码电路
光发射机原理和器件
• 发光机理
• 电子由高能带(导带)Ec跃迁到低能带(价
带)Ev
hc
E
• 辐射方式:自发辐射与受激辐射。
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• LD半导体激光器
1、阈值特性 半导体激光器属厂阈值性器件，当注
入电流大于闻值点时才有激光输出，否则 为荧光输出。目前的激光器阈值电流 一般 为十几个毫安，最大输出功率通常可达几 百瓦。
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2、温度特性 半导体激光器的阈值电流。和输出功
率是随温度而变化的，激光器的阈值电流 和输出功率对温度很敏感，所以在实际使 用中总是用热电致冷器对激光器进行冷却 和温度控制。
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• 这种结构形成一个像光纤波导的折射率分布，限 制了光波向外围的泄漏，使阈值电流降低，发热 现象减轻，可在室温状态下连续工作。
• 2、量子限制激光器 除双异质结半导体激光器对载流子进行限制
外，还有另外一种完全不同的对载流子限制的方 式。对电子或空穴允许占据能量状态的限制，这 种激光器叫做量子限制激光器。它具有阈值低、 线宽窄、微分增益高、对温度不敏感、调制速度 快和增益曲线容易控制等许多优点。
• 自发辐射的同时总伴有受激辐射发生,热平 衡时,前者占优。
光发射机原理和器件
光发射机原理和器件
• 器件结构
• 1、LED同质结与异质结半导体激光器 同质结构半导体激光器，即只有一个简
单P-N结，且P区和N区都是同一物质的半 导体激光器。
异质结，就是由两种不同材料〔例如 CaAs和GaAlAs)构成的P-N结。在双异质结 构中，有三种材料，有源区被禁带宽度大、 折射率较低的介质材料包围。
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3、波长特性 激光器的波长特性用中心波长、光谱宽
度以及光谱模数三个参数来描述光谱范围 内辐射强度最大值所对应的波长叫中心波 长。光谱范围内辐射强度最大值下降50% 处所对应波长的宽度叫谱线宽度，光谱模 数有多模LD和单模LD。下图表示激光器的 典型光潜特性。为了便于比较在图中也标 出LED的光谱特性。
光发射机原பைடு நூலகம்和器件
• LD与LED的光谱特性: