发光二极管LED

1、发光二极管发光二极管LED 主要内容主要内容一、发光二极管的工作原理二、发光二极管的基本结构三、发光二极管的工作特性 发光二极管的工作原理发光二极管的工作原理 LED发射的是自发辐射光（非相干光）。大多采用双异质结结构，把有源层夹在P型和N型限制层间，但没有光学谐振腔，故无阈值。LED分为正面发光型和侧面发光型，侧面发光型LED的驱动电流较大，输出光功率小，但光束发射角小，与光纤的耦合效率高，故入纤光功率比正面发光型LED高。 发光二极管的基本结构发光二极管的基本结构L球透镜环氧树脂P层有源层N层发光区(a)正面发光型微透镜P型限制层有源层波导层N型限制层(b)侧面发光型 发光二极管的工作特性

2、发光二极管的工作特性 l光谱特性l光束空间分布l输出光功率特性 l频率特性 LED的光谱特性的光谱特性 发光二极管发射的是自发辐射光，没有光学谐振腔对波长的选择，谱线宽，短波长LED谱线宽度为3050nm。长波长LED的谱线宽度为6120nm。 1300 波长/nm相 对光强=70nm LEDLED的输出光功率特性的输出光功率特性正面发光侧面发光电流I/mA 发 射光功率 P/mw0 100 200 300 400 500 LED的一般外量子效率小于10%，驱动电流较小时，P-I特性呈线性，I过大时，由于PN结发热产生饱和现象，使P-I特性曲线斜率减小。通常LED的工作电流为50100mA，输

3、出光功率为几mW ，由于发光光束辐射角大，入纤光功率只有几百W。 LED 的频率响应为：式中， 为调制频率， 是对应于调制频率的输出光功率， 为少数载流子（电子）的寿命，定义 为发光二极管的截止频率，当 时， 最高调制频率应低于截止频率。 2)2(11)0()()(fPfPfH LED的频率特性的频率特性f)( fPecf)2(1ecff21)(fH LED的频率响应曲线的频率响应曲线e = 1.1se = 2.1se = 6.4s调制频率f/MHz 频 率响应10 100 1000100.1 P(f) LD和和LED的一般性能比较的一般性能比较 LDLD LEDLED工作波长/m1.3 1.

4、55 1.3 1.55谱线宽度/nm12 13 50100 60120阈值电流Ith/mA2030 3060 工作电流I/mA 50150 100150输出功率P/mW 510 510 15 13入纤功率P/mW 13 130.10.3 0.10.2 调制带宽B/MHz5002000 5001000 50150 30100辐射角/（） 2030 2050 30120 30120寿命t/h106107 105106108 107工作温度 / -2050 -2050 -2050 -2050 三、分布式反馈激光器三、分布式反馈激光器DBFl分布式反馈激光器的工作原理l分布式反馈激光器的优点l分布式反

5、馈激光器的一般性能 分布反馈激光器工作原理分布反馈激光器工作原理l DBF激光器用靠近有源层沿长度方向制作的周期性结构（波纹状）衍射光栅实现光反馈。衍射光栅的折射率为周期性变化，使有源层分布反馈。由有源曾层发出的光从一个方向向另一个方向传播时，一部分在光栅波纹峰反射，另一部分继续前进，在邻近的光栅波纹峰反射。若两部分反射光相互叠加则产生更强反馈，而其他波长的光将被抵消；虽然每个光栅波纹峰反射光不大，但整个光栅有成百上千的波纹峰，反馈光的总量足以产生激光振荡。 l光栅的周期下式决定： l l 为材料有效折射率， 是布拉格波长，m为衍射系数。l在普通DBF激光器中，有两个阈值最低、增益相同的纵摸，其波长为：l 为光栅长度。l在普通均匀光栅中，引入一个4的相移变换，使原来的波峰变波谷，可有效提高模式选择性和稳定性，实现动态单纵摸激光器的要求。 e