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光网络技术主讲人：林琪电话echnologyofopticalnetworkQQ：95252777目录CONTENTS半导体能带分布01半导体激光器的工作原理02PARTONE能带分布能带分布---费米能级4费米－狄拉克统计分布核外电子在不同能级上占据的几率由下列规律决定：其中Ef为费米能级；k为玻尔兹曼常数；T为绝对温度。Ef费米能级是一个表明电子占据能级状况的一个标志，费米能级越高表明在较高的能级上有电子分布。费米能级能带分布---费米能级5对费米－狄拉克统计分布的讨论在情况下，若，则，说明该能级E被电子占据的概率等于50％；若，则，说明该能级E被电子占据的概率大于50％；若，则，说明该能级E被电子占据的概率小于50％。能带分布---本征半导体6本征半导体能带分布能带图中能级高低都是以电子的电位能为根据的！电位能升高能带分布---N、P型半导体7N、P型半导体重参杂能带图能带分布---未成PN结时能带8未形成P-N结时能带分布导带底价带顶能带分布---成PN结时能带9形成P-N结时能带分布能带分布---加正偏压P-N结能带10外加正偏压后P-N结能带分布无源区有源区不满足粒子数反转分布的不发光区域满足粒子数反转分布的发光区域PARTTWO发光原理半导体激光器的发光机理121、当P-N结上外加的正向偏压足够大，使注入结区的电子足够多时，由于出现了粒子数反转分布状态，使得P-N结区将出现受激辐射大于受激吸收的情况；2、这时，在与高能级相应的光子的激发下，就将使得高能级上的大量电子跃迁回低能级，同时放出大量的全同光子的光波；3、光波在由P-N结构成的光学谐振腔中来回反射，光强不断增加，经谐振腔选频作用，从而形成激光。异质结半导体激光器13前面讨论的简单的P-N结半导体激光器，又称同质结半导体激光器。1、对光波的限制不完善，导致输出光波损耗大。缺点：2、对载流子的限制不完善，导致阈值电流大。异质结半导体激光器，用两种材料构成的P-N结,如:GaAs（砷化镓）和GaAlAs（镓铝砷）。单异质结半导体激光器双异质结半导体激光器单异质结半导体激光器14在同质结P-GaAs右侧加了一层异质材料P-GaAlAs

1．增加了右侧位垒，对载流子进行了限制可见，单异质结激光器的发光区域的右侧受到了约束，而且阈值电流有所降低。2．在界面右侧出现了折射率的突变，限制了光波双异质结半导体激光器15在单异质结激光器N-GaAs的左侧加N-GaAlAs

双异质结激光器在有源区两侧，既限制了载流子，又限制了光波，而且阈值电流大大降低，实现了预期的目的.1．两侧位垒限制了电子从右侧，空穴从左侧逸出2．两侧边界都对光波进行了限制同质结能带和折射率16同质结能带和折射率分布单异质结能带和折射率172023/5/14单异质结能带和折射率分布单异质结限制电子和光子作用18单异质结的说明双异质结限制电子和光子作用19双异质结的说明课程总结2001半导体能带分布能带分布：1.费米能级；2.本征半导体能带；

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