LD激光二极管重要参数与特征.pdf

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1、内容目录基础技术类培训之零件认识-------激光二极管¾激光的基本原理¾常见激光器介绍¾激光器结构介绍正源光子工程部二、激光产生原理原子和分子内部都有能量，其大小为一些离散的值，一、激光器简介也称为能级，图1所示为一种典型的原子能级图，电子总会以某种特定的能级状态出现，当电子完成从一个能级到另一个能级的跃迁时，就有可能产生光的吸收或者发射。光的吸收和发射都是以一种叫光子的形式完成。光子是一种具有特定波长并沿特定方向传播的电磁波。对于电子在图1激光器（LASER=LightAmplificationby所示的能级E1和E2之间的跃迁，

2、如果是从E1到E2，就吸收StimulatedEmissionofRadiation）一个光子，相反则发射一个光子。第一种类型(a)为受激吸收。能量为hv=E2-E1的光子对拥有一个能量为E1的电子的原子产生冲击时，光子就会有多种形式，它的尺寸小到相当于一颗盐粒，大到被吸收，并且原子中的该电子能量从E1跃迁到E2，这种现象就称之为受激吸收。可以填满整个屋子。产生激光的介质可以是气体、液第二种类型(b)为自发发射。能量为E2的电子为非稳定体、绝缘晶体（固态）或半导体。态，它很快会回到基态，当拥有一个能量为E2的电子的原子释放出一个光子（

3、hv）时，原子中的该电子能量从E2跃在光纤通信系统中，使用到的激光光源几乎全是半迁到E1，这种现象就称之为自发发射。导体激光器。与其它激光器（例如普通固态和气态激光第三种类型(c)为受激发射。当一个光子与拥有一个能量为E2的电子的原子相互作用时，该原子就会释放出一个器）类似，半导体激光器产生的辐射光同样具有空间、与入射光子具有相同波长、相同相位、相同传播方向的第二个光子，同时，该电子能量从E2跃迁到E1。这种现象就时间相干性，即输出光具有强单色性而且光束具有很好称之为受激发射。当这种现象不断增强，同传播方向、相位和波长的光子数量越来越

4、多，就会产生一种强大的、连的方向性。续的光束，也就是我们通常所说的激光。三、半导体激光器工作原理F-P谐振腔(一)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

5、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，通过增益机理来补偿腔内的光损耗。F-P谐振腔(二)发光二极管(LEDLightEmittingDiode)LD的谐振腔有两个反射镜面，它们是半透明的。它们的作•发光二极管是最早被用

6、来作光纤通讯传输的光源，传输用的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光源波段主要有有780、850及1300nm等，最常用来设计为短距子，另一方面有相当一部分光子从反射镜透射出去即发光。前镜离(数十至数百公尺)的数据传输如G-Ethernet、Fire-wire，作为短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，本身的特性，如光功率较低(约为数个μW)，且光源的数值孔径利用它可以来监控光源器件发

7、光功率的大小。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)DFB雷射(DistributedFeedbackLaser)•FP雷射是最早用为通讯的雷射二极管(LDlaserDiode)，一般常见的波•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mW)、低波段线宽(Spectralwidth)的特性，使其可作为较长距离的光源(一15

8、50nm左右，与FP的结构不同处，是DFB沿着共振腔体外部加上一层般Telecommunication约30公里左右)，雷射光源与二极管在结构上最大的不光栅(Grating)，使雷射光仅允许单一波长光源存在于腔体中，我们