光纤通信基础_第五章 光纤通信中的光源（激光产生的基本原理）

Optical fiber communIc 第五章光纤通信中的光源 12021/2/19 第一节激光产生的基本原理 第二节半导体激光器的基本概念 第三节异质结半导体激光器的工作原理 第四节半导体激光器的工作特性

1 - 1 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 第五章 光纤通信中的光源 ▪ 第一节 激光产生的基本原理 ▪ 第二节 半导体激光器的基本概念 ▪ 第三节 异质结半导体激光器的工作原理 ▪ 第四节 半导体激光器的工作特性

Optical fiber communication 22021/2/19 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)发射浪长与光纤的低损耗或低色散浪长相一致; (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

1-2 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 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

0m0算一节激光产生的基本原理 32021/2/19 原子的能级结构 A能级 B, Boltzman distribution N2g2-(E2-E1)/k07 各能级上的相对粒子数分布 g1g2简并度,令g2=gl

1-3 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 一.原子的能级结构 A.能级 B.Boltzman Distribution 1, 2 , 2 1 ( 2 1)/ 1 2 1 N2 0 g g g g E E k T e g g N = − − = 简并度 令 各能级上的相对粒子数 分布 第一节 激光产生的基本原理

Optical fiber communicatio 一光的和聊 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。 ∧ 自发辐射烤 E E 二=E2E1 图孓2二能级原子能级图

1-4 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 二 光的辐射和吸收 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

Optical fiber communication 52021/2/19 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。 21 dt 2 (dN2)s: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τ=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; 4相干射不同颗疼相位偏振方向简度

1-5 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 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。 (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； (4) 非相干光发射:不同频率,相位,偏振方向,简并度。 2 2 1 2 1 1 dt N dN A s p        =