光纤通信技术彭利标Fiber4-1光源和光发射机

《光纤通信技术彭利标Fiber4-1光源和光发射机》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、第4章光源与光发射机尚辅网http://shangfuwang.com/内容提要：§4.1光发射机概述§4.2LED及组件§4.3LD及组件§4.4光的调制§4.5光发射机组成尚辅网http://shangfuwang.com/本章教学提示教学目的：了解光源的发光过程、光源的种类。掌握半导体光源的组成结构和各组成部分的作用，光调制器的种类及特点。掌握光发射机的组成原理。教学重点：半导体激光器组件的结构，光调制器的特点、应用场合，主要参数。光发射机的组成原理。尚辅网http://shangfuwang.com/§4.1光发射机概述一、光纤通信系统图尚辅网http://shan

2、gfuwang.com/二、光端机结构图两种结构：光/电/光转换全光网络（EDFA）单信道全光中继数字通信光--电--光中继的数字通信尚辅网http://shangfuwang.com/1、波长单一：对光源所发出光的波长要尽量单一(线宽Δλ1/2越小越好)；2、低损耗窗口：光源发出波长应位于光纤的三个低损耗窗口（λ0应为0.85μm、1.31μm、1.55μm）三、光源的基本要求：尚辅网http://shangfuwang.com/3、功率大：对光源所发光的功率要求越大越好，以便远距离传输。4、电光转换效率高节能散热，可靠性高，寿命长，温度稳定性好。5、方向性好（前向光、背

3、光）体积小，与光纤之间有较高的耦合效率6、光源的噪声N要小提高信噪比。7、响应速度快可进行光强度调制，携带信号。尚辅网http://shangfuwang.com/四、常用的光源1、半导体光源特点：（1）低损耗传输半导体光源发出的光波长适合在光纤的低损耗窗口传输；（2)体积小半导体光源体积小，发光面积和光纤的纤芯直径在同一数量级，与光纤有较高的耦合度，提高光信号与光纤的耦合效率；(3)调制方便很方便地将基带信号电流注入光源驱动电路，进行强度调制，达到非相干调制的目的。(4)可靠性高半导体光源的可靠性高，寿命长，不仅发射功率大、与光纤的耦合效率高、响应速度快，而且发出的光相干

4、性好，所以半导体光源在高速率、大容量数字光纤通信系统中得到了广泛应用。2、半导体光源的形式：（1）LED及组件(LightEmittingDiode）（2）LD及组件(LaserDiode)。尚辅网http://shangfuwang.com/一、光源的类型1、信号转换在光纤通信系统中，首先要将电信号转换为光信号，这就需要通信光源。2、常用光源半导体发光二极管LED(LightEmittingDiode)半导体激光二极管LD(LaserDiode)另外还有光纤激光器等光源。§4.2LED及组件尚辅网http://shangfuwang.com/1、正向导通：当PN结加上正向

5、电压时:P(+)IN(-)2、反向截止：当PN结加反向电压时:I=03、PN结有源层----发光主题正向导通二、PN结具有单向导电性尚辅网http://shangfuwang.com/三、同质结和异质结1、同质结：早期研制的半导体激光器LD和发生二极管LED一般采用同质结构。同质结就是在PN结的两边使用相同的半导体材料，如硅材料(但分P型硅、N型硅)。尚辅网http://shangfuwang.com/2、同质结的特点采用同质结结构的激光器存在如下问题：首先是对光波的限制不完善；其次是对载流子的限制不完善结果：阈值电流Ith大尚辅网http://shangfuwang.co

6、m/3、（双）异质结为了降低同质结半导体激光器的阈值电流Ith，就要从上述两个方面改进。双异质结(DH)是窄带隙有源区(GaAs)材料被夹在宽带隙的材料(GaAlAs)之间构成。由于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。所以它的光强分布基本被约束在有源区，而且阈值电流大大降低。尚辅网http://shangfuwang.com/四、半导体发光二极管（LED）1、LED材料选择光纤系统中发光二极管LED采用：Ga(镓)、As(砷)、In(铟)、P(磷)、Al(铝)等材料的化合物制成。例如：以GaAs为衬底的GaAs或GaAlAs（异质结）以InP为衬底的I

7、nGaAs或InGaAsP材料制成（异质结）。尚辅网http://shangfuwang.com/2、LED的发光结构（1）LED的分类从结构上分：正(表)面发光型(SLED)侧面(边)发光型(ELED)（2）LED的发光特点光纤通信系统中为侧面发光型(ELED)，激光二极管LD的结构相似，可提高与光纤的耦合效率，带宽较宽，而且光谱的线宽Δλ1/2较窄。发光的发散角度尚辅网http://shangfuwang.com/3、LED的发射波长（1）lGaAs/GaAs半导体发光二极管LED，其发射光的峰值波长λ0为0.