ld激光二极管重要参数与特征

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1、LD激光二极管重要参数与特征激光二极管有多种形式，它的尺寸小到相当于一颗盐粒，大到可以填满整个屋子。产生激光的介质可以是气体、液体、绝缘晶体(固态)或半导体。在光纤通信系统中，使用到的激光光源几乎全是半导体激光器。与其它激光器(例如普通固态和气态激光器)类似，半导体激光器产生的辐射光同样具有空间、时间相干性，即输出光具有强单色性而且光束具有很好的方向性。半导体激光器工作原理　　LD的发光机理是受激发光，即利用LD中的谐振腔发生振荡而激发出许许多多的频率相同的光子，从而形成激光。用半导体工艺技术在PN结两侧加工出两个相互平行的反射镜面，这两个反射镜面与原来的两个解理面(晶体的天然

2、晶面)构成了谐振腔结构。当在LD两端加上正偏置电压时，在PN结区域内因电子与空穴的复合而释放光子。而其中的一部分光子沿着和反射镜面相垂直的方向运动时，会受到反射镜面的反射作用在谐振腔内往复运动。只要外加正偏置电流足够大，光子的往复运动会激射出更多的、与之频率相同的光子，即发生振荡现象，从而发出激光。此之所谓受激发光。大多数激光器都会采用图示的谐振腔，即(Fabry-Perot腔)，在这样的结构中，使用了一对平行放置的部分反射镜来构成谐振腔，沿半导体晶体方向在自然晶体上刻两条平行的裂缝就形成了所谓的解理面，该面即可充当反射镜。其作用是提供强的纵向光反馈，从而将器件转化为振荡器，通

3、过增益机理来补偿腔内的光损耗。F-P谐振腔LD的谐振腔有两个反射镜面，它们是半透明的。它们的作用一方面构成谐振腔保证光子在其中往复运动以激射出新的光子，另一方面有相当一部分光子从反射镜透射出去即发光。前镜面透射出去的光谓之主光，通过与光纤的耦合发送光纤当中变成有用的传输。而后反射镜面幅射出去的光谓之副光又叫背向光，利用它可以来监控光源器件发光功率的大小。发光二极管(LEDLightEmittingDiode)　　发光二极管是最早被用来作光纤通讯传输的光源，传输用的光源波段主要有有780、850及1300nm等，最常用来设计为短距离(数十至数百公尺)的数据传输如G-Etherne

4、t、Fire-wire，作为短距通讯主要原因除了制程简单、价格便宜外，另外是因为二极管本身的特性，如光功率较低(约为数个μW)，且光源的数值孔径较大的关系，因此大多配合玻璃或塑料材质的多模光纤使用。FP激光二极管(FabryPerotLaser)　　FP雷射是最早用为通讯的雷射二极管(LDlaserDiode)，一般常见的波段为850、1310nm，对应的光纤可为单模或多模光纤，因其高功率(约数个mW)、低波段线宽(Spectralwidth)的特性，使其可作为较长距离的光源(一般Telecommunication约30公里左右)，雷射光源与二极管在结构上最大的不同是雷射是共振

5、腔体的结构，简单来说，提供的电流可使腔体内的电子因能阶的跃迁而放出光子，腔体端面可想作是两面平行的镜子(即图中光源发出的两端面)，内部折射率较空气为高，造成光子在腔体内汇聚，当能量累积到达一定程度就会发射出来，因此会有所谓的临界电流(Threshold)的现象。DFB雷射(DistributedFeedbackLaser)DFB雷射是现今用作高性能的通讯光源，其结构及光电反应的特性皆与FP雷射类似，通讯传输皆操作在临界电流之上，大部分波段在1550nm左右，与FP的结构不同处，是DFB沿着共振腔体外部加上一层光栅(Grating)，使雷射光仅允许单一波长光源存在于腔体中，我们称

6、为单一纵向模态(SLMSingleLongitudinalMode)，此一特性，使得产生的功率(3~50mW)及线宽(0.8~0.08pm)方面较FP雷射更为优越，但价格也是商品化光源中最昂贵的。VCSEL雷射(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser)　　FP与DFB雷射虽有许多优点，但因发光源属于边射型，使耦合入光纤的能量因封装等因素而有损失，而VCSEL雷射则结合LED与雷射的优点，另外，雷射的共振腔体为垂直模式，加上发射模态与光纤一致，增加耦合效率，并能降低封装及生产制程的成本，一般使用在波段在780~980nm之间，光功率比FP、DFB雷射

7、稍小，约为　　亚mW左右，线宽介于FP及DFB之间，可以视为单一纵向模态光源。　　阈值与消光比从理想状态讲，当数字电信号为“0”时，光发送机应该不发光;只有当数字电信号为“1”时光发送机才发出一个传号光脉冲。但实际上这是不可能的。以LD为例，由于要对它进行予偏置，且使其偏置电流IB略大于阈值电流Ith。因此即使在数字电信号为“0”的情况下，LD也会发出极微弱的光(莹光)。当然这种发光越小越好，于是就引出了消光比的概念。　　消光比与啁啾　　光发送机的消光比一般要求大于8.2dB，即“0”码光脉