资源描述：
《光通信用光发射器件ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、光通信用光发射器件 培训教材武汉昱升光器件有限公司目录1概述2光发射器件用材料3光发射器件分类4半导体光发射原理5激光器结构6激光器光电特性7激光器制作工艺8激光器应用与控制1概述1.1解题与相关概念a)光通信----采用光纤作媒介光作载波的数字通信系统.b)光发射器件-----半导体激光器发光管激发器.c)激光------偏振方向、频率、相位相同的光d)数字信号-----在时间上分离和幅值上量化的信号.e)模拟信号-----在规定时间内,幅值可以取连续范围内的任意数值的信号.f)光纤的优点-----
2、传输带宽极大(可达几十Tb/s)传输损耗极小不怕电磁干扰不怕高温重量轻.g)数字通信的优点-----抗噪声能力强保密性好设备简单稳定可靠适用各种业务要求.h)模/数变换-----若模拟信号带宽为W,当等间隔以不小于2W速率取样时,则离散取样信号可完全恢复原信号.1.2数字同步系统(SDH)1.3光发射器件在光通信系统(SDH)中的位置光发射接射器件在光纤用户接入网中的位置c)光发射器件在移动通信光纤分布式直放站中的位置2光发射器件用晶体材料III-V族化合物半导体GaAs;AlGaAs;InP;InG
3、aAsP;晶体结构光发射器件分类按发射方式(或光谱纯度),可分为:激光器(LD);具有相同振动方向相同频率相同相位;高度方向性和窄的光谱宽度(光谱纯度高).发光管(LED);无上述“三同”,谱宽在30nm以上;按波长长短,LD可分为:短波长LD,波长小于1微米,如850nm,980nm;长波长LD,波长在1200nm至1600nm之间;按选模机构(光谐振腔)形式,可分为:FP(Fabry-Perot)LD和分布反馈(DFB)LDd)按有源层(发光层)材料特点,可分为:半导体化合物体材料激光器和;量子阱
4、结构材料激光器（如下图）：e)按表面形状,可分为:平面接触LD;脊形波导LD;f)按出射光位置,LD可分为:边(侧面)发射LD:(顶)面发射LD(VCSEL):g)按调制速率,LD可分为:中低速LD,这里指小于155Mb/s范围;高速LD,这里指(155-622)Mb/s范围超高速LD,这里指(1-20)Gb/s范围;h)按封装方式,LD可分为:单管同轴;双列直插;小型化DIL;高速蝶形;4半导体光发射原理半导体光发射基于有源层材料能带间的复合辐射a)半导体能带结构b)简化能带图和复合辐射示意图c)P
5、N结异质结概念及其能带图PN结和异质结异质结构能带图d)半导体激光器工作原理要实现半导体发射激光,必须满足3个基本条件:在正向电流注入下实现粒子数反转分布即处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多;有一个合适的谐振腔,满足相位条件使受激辐射在其中得到多次来回反射而形成较强的稳定的激光振荡.通常有F-P腔和分布反馈(DFB)腔;c)增益大于等于损耗,满足阈值条件R1R2xep[(g-)2L]=15激光器结构根据激光器工作原理,激光器结构主要由4部分构成:A)能产生适当激射的光有源层;B
6、)有合适的谐振腔;C)有载流子和光的限制层;D)有施加注入电流的金属接触层;满足上述4项要求的激光器有很多种,如:美国专利----脊形波导激光器美国专利----分布反馈激光器分布反馈(DFB)激光器(a)结构；(b)光反馈光发射器件的结构虽然很多，但从性能和可靠性来说，工程上主要采用脊性波导F-PLD、DFB-LD和MQW-DFB-LD。根据光电性能、封装和价格，通常：A)对低速、短距离一般采用发光管或激发管；B)对(40-155)Mb/s、中等距离一般采用平面接触的F-PLD；C)对(155-62
7、2)Mb/s、中等距离一般采用平面或脊性波导F-PLD；如XPON用D)对(622-2500)Mb/s,中长距离一般采用DFB-LD；（如千兆以太网、CATV、直放站用）E)对(2.5-10)Gb/s、长距离一般采用MQW-DFB-LD;（如SDH骨干网和广域网用）6激光器光电特性激光器光电特性包括：a)电流-电压特性和电流-光功率特性V、PoKink(扭折）1.6-1.8IthIth_——----阈值电流，一般为（8-20）mAI通常半导体器件为温度敏感器件，对LD，当环境温度或PN结温变化时，光功
8、率和阈值电流都会产生变化，如下图。为此，对大功率LD，常采用半导体致冷器来保持温度恆定b)光谱特性LED光谱宽度较宽，通常其半宽度大于30nm;LD光谱示意图如下：LD光谱特性可用光谱宽度和边模抑制比来表示GaAlAs/GaAsDH-LD光谱如下所示：LD光谱不仅随环境温度变化，而且随工作电流而变化，InGaAsP/InPLD模式和波长随电流而变化如下图所示：C)瞬态特性由于LD在直接脉码调制下的电子和光子的相互作用，存在开关延迟、张弛振荡、自脉动等现象
