光纤通信光源和光发射机

第三章：光源和光发射机,光发送机的功能是将来自电发送机的电脉冲信号变换成光脉冲信号，并以光纤通信系统传输性能所要求的光脉冲信号波形耦合到光源组件的尾纤中。,3.1半导体发光的物理基础3.2半导体激光器（LD）（掌握）3.3半导体发光二极管（LED）（掌握）3.4光源的调制（熟悉）3.5光发射机（掌握）,主要内容,3.1半导体发光的物理基础,3.1.1原子的能级和晶体的能带（掌握）3.1.2PN结（掌握）3.1.3非辐射复合（了解）3.1.4半导体材料（了解）,3.1.1原子的能级和晶体的能带,半导体材料中的电子分布能带结构p47,半导体材料的能带结构图,三种基本跃迁过程,激光激射条件,激光器是指能够产生激光的自激振荡器。受激辐射是产生激光的关键。粒子数反转条件：是使物质产生光放大的必要条件光学谐振腔：建立光反馈，实现光的频率和方向选择,Laser发射波长p50,3.1.2PN结,PN结的形成过程,泵浦（正向偏压）下,外加电场,同质结,异质结P53,双异质结的优点P53,3.1.3非辐射复合直接带隙和间接带隙半导体材料,内量子效率P70（公式2-21）,载流子寿命,辐射复合,3.1.4半导体材料：晶格常数匹配,小结：半导体光源材料的选取,半导体材料的禁带宽度的计算公式,半导体材料的制备,3.2半导体激光器,半导体激光器的工作条件,工作物质,泵浦源,谐振腔,FP谐振腔p54,p69,P56,多纵模LDp56p66,Bragg反射器p56-57,布喇格发射条件（2-172-18）优点：易于实现单纵模易于实现窄的光谱线宽波长锁定功能,半导体激光器的典型结构p59,条形LDp58,激光器的分类（P58）,FP腔激光器图2-15：基本结构图2.16：典型结构p59图2.17：示意图p59图2.18：商用结构优点：结构简单，易于制作。早期光通信系统中缺点：多纵模工作模式，直接调制时动态谱展宽明显。不能满足大容量长距离光纤传输和WDM系统的需要,DFB和DBR激光器,DFB(distributedfeedback）：靠近有源区的波导层上沿长度方向生长折射率周期扰动光栅，实现分布反馈,DBR激光器,光栅制作在有源波导两外侧的无源波导上，可以避免制作过程造成的晶格损伤,小结：DFB-LD的优点,与FP腔激光器相比：波长选择性：改变光栅周期，可以改变发射波长线宽窄，波长稳定性好动态单纵模高线性度易于集成,量子阱半导体激光器,垂直腔面发射激光器,VCSEL的特点,波长可调谐激光器,WDM、分组交换和光分插复用器是网络重构的重要器件,小结-实现单纵模的途径,激光器的性能参数p65-74,如何获得单纵模？如何获得单横模？激光器阈值电流的测量方法？内外量子效率的关系？特征温度？描述光谱特性参量包括哪些？哪些参量可以描述激光器的光束特性？,纵模和横模p65-66,半导体激光器的P-I特性曲线p69,特征温度p72,光束特性,近场和远场分布远场,LED,LED的P-I特性（掌握）LED的输出光谱分布（掌握）LED的典型结构（了解）,LED用途,照明用LED材料的选择,典型结构,LD的优点,LED和LD的调制,直接调制：内调制间接调制：外调制,LED和LD的直接调制,小信号调制：调制响应平坦无起伏,没有两个人是一样的；一个人不能控制另外一个人；有效果比有道理更重要；只有由感官经验塑造出来的世界，没有绝对的真实世界；沟通的意义决定于对方的回应（自己说什么不重要，对方接受什么才重要）重复旧的做法，只会得到旧的结果（只有不断地改变做法，才能与其他事物保持理想的关系）；,凡事必有至少三个解决方法（只有相信尚有未知的有效方法，才会有机会找到它并使事情改变）；每一个人都选择给自己最佳利益的行为（没有不对的行为，只有在当时环境下没有效果的行为）；每个人都已经具备使自己成功快乐的资源（所有事情或经验里面，正面和负面的意义同时存在，究竟是我们的绊脚石还是踏脚石，须由自己决定）；在任何一个系统里，最灵活的部分便是最能影响大局的部分（灵活就是适应，就是接受。灵活是使事情更快有效果的