第3章通信用光器 3.1光源 3.2光检测器 3.3光无源器件 返回主目录
第 3 章 通信用光器 3.1 光源 3.2 3.3 光无源器件 返回主目录
第3章通信用光器件 通信用光器件可以分为有源器件和无源器件两种类型 有源器件包括光源、光检测器和光放大器,这些器件是光发 射机、光接收机和光中继器的关键器件,和光纤一起决定着 基本光纤传输系统的水平。光无源器件主要有连接器、耦合 器、波分复用器、调制器、光开关和隔离器等,这些器件对 光纤通信系统的构成、功能的扩展和性能的提高都是不可缺 少的。 本章介绍通信用光器件的工作原理和主要特性,为系统 的设计提供选择依据
第 3 章 通信用光器件 通信用光器件可以分为有源器件和无源器件两种类型。 有源器件包括光源、光检测器和光放大器，这些器件是光发 射机、 光接收机和光中继器的关键器件，和光纤一起决定着 基本光纤传输系统的水平。光无源器件主要有连接器、耦合 器、波分复用器、调制器、光开关和隔离器等，这些器件对 光纤通信系统的构成、功能的扩展和性能的提高都是不可缺 少的。 本章介绍通信用光器件的工作原理和主要特性， 为系统 的设计提供选择依据
3光源 光源是光发射机的关键器件,其功能是把电信号转换 为光信号。目前光纤通信广泛使用的光源主要有半导体激 光二极管或称激光器(LD)和发光二极管或称发光管(LED), 有些场合也使用固体激光器,例如掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG) 激光器。 本节首先介绍半导体激光器(LD)的工作原理、基本结 构和主要特性,然后进一步介绍性能更优良的分布反馈激 光器ODFB-LD),最后介绍可靠性高、寿命长和价格便宜的 发光管(LED)
3.1光源 光源是光发射机的关键器件，其功能是把电信号转换 为光信号。目前光纤通信广泛使用的光源主要有半导体激 光二极管或称激光器(LD)和发光二极管或称发光管(LED)， 有些场合也使用固体激光器，例如掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG) 激光器。 本节首先介绍半导体激光器(LD)的工作原理、基本结 构和主要特性，然后进一步介绍性能更优良的分布反馈激 光器(DFB - LD)，最后介绍可靠性高、寿命长和价格便宜的 发光管(LED)
311半导体激光器工作原理和基本结构 半导体激光器是向半导体PN结注入电流,实现粒子数反 转分布,产生受激辐射,再利用谐振腔的正反馈,实现光放大 而产生激光振荡的。激光,其英文 LASER就是 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(受激辐射的光 放大)的缩写。所以讨论激光器工作原理要从受激辐射开始。 1.受激辐射和粒子数反转分布 有源器件的物理基础是光和物质相互作用的效应。在物质 的原子中,存在许多能级,最低能级E1称为基态,能量比基态 大的能级E(i=2,3,4…)称为激发态。电子在低能级E1的基态和 高能级E2的激发态之间的跃迁有三种基本方式(见图31)
3.1.1半导体激光器工作原理和基本结构 半导体激光器是向半导体PN结注入电流， 实现粒子数反 转分布，产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大 而 产 生 激 光 振 荡 的 。 激 光 ， 其 英 文 LASER 就 是 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(受激辐射的光 放大)的缩写。所以讨论激光器工作原理要从受激辐射开始。 1. 有源器件的物理基础是光和物质相互作用的效应。在物质 的原子中，存在许多能级，最低能级E1称为基态，能量比基态 大的能级Ei (i=2, 3, 4 …)称为激发态。电子在低能级E1的基态和 高能级E2的激发态之间的跃迁有三种基本方式(见图3.1)：
初态 h, 终态 (a) 图3.1能级和电子跃迁 (a)受激吸收;(b)自发辐射;(c)受激辐射
图 3.1 (a) 受激吸收； (b) 自发辐射； (c) 受激辐射 hf1 2 E2 初 态 E1 E2 终 态 E1 (a) (b) hf1 2 (c) hf1 2 hf1 2