光纤通信4剖析.pptVIP

* * 因此，在LD上持续加一个IBias = Ith可以避免这个时延，另外加偏置可以使LD始终在线性区 (受激辐射状态)。 考虑在两个接连出现的“1”码脉冲调制时，第一个脉冲过后，存储在有源区的电子以指数形式衰减，如果调制速率很高，脉冲间隔小于其衰减周期，就会使第二个脉冲到来之时，前一个电流脉冲注入的电子并没有完全复合消失，此时有源区电子密度较高，因此电光延迟时间短，输出光脉冲幅度和宽度就会增大。 * 当阶跃电流加到LD时，有源层中的电子浓度迅速增加。在未达到阈值时没有激光输出，但经过电子延迟时间td后电子浓度达到阈值，并马上产生激光输出。而在光子浓度到稳态值前，电子浓度仍在增大，直到电子浓度达到最大值，而光子浓度达到稳态值。由于导带内超量储存电子，受激复合过程进一步增大，直到光子浓度升到最大值，而电子浓度则降到阈值；由于光子寿命，及逸出腔外需要一定时间，使有源区内的过量复合仍维持一段时间，电子浓度进一步下降到阈值以下，光子浓度也开始迅速下降。当电子浓度下降到最低点，有源层中的激射可能减弱甚至停止。紧接着又开始新一轮导带电子填充过程。但由于电子的存储效应，这一轮的填充时间比上次短，电子浓度和光子浓度的过冲量也比上次小。这种衰减振荡过程重复多次，直到输出光功率达到稳态值。 显然，如果LD预偏置在阈值附近，光脉冲上升时间及张弛振荡的幅度都会显著降低。 * * * 长波长光源比短波长光源对温度更敏感 特征温度 GaAlAs/GaAs (短)：T0=100~150 K InGaAsP/InP (长)：T0=40~70 K * 长波长光源比短波长光源对温度更敏感 特征温度 GaAlAs/GaAs (短)：T0=100~150 K InGaAsP/InP (长)：T0=40~70 K * 4 平衡时，中间形成一个特殊的区域-pn结，它阻挡了载流子的扩散运动，因此也称为耗尽区。 * 5 当某些少数载流子，如空穴，由于热运动进入，如N区。它在结区电压的作用下被快速地扫回P区，形成漂移电流。 * 5 正向偏压使耗尽区变窄，便于n型（或者p型）半导体的多少载流子向对方扩善，导致p型（或者n型）内的少数载流子浓度大大增加。 * 5 正向偏压使耗尽区变窄，便于n型（或者p型）半导体的多少载流子向对方扩散，导致p型（或者n型）内的少数载流子浓度大大增加。 * GaAs，Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料。兼具硅和鍺的優點，是繼鍺、矽之後發展起來的新一代半導體材料。具有遷移率高、禁帶寬度大等特點，可用來做超高速、超高頻微波及光纖通訊器件。 * * 4 * 结构中间有一层窄带隙N型半导体，称为有源层；两侧分别为宽带隙的P型和N型半导体，称为限制层。 由于限制层的带隙比有源层宽，施加正向偏压后，P层的空穴和N层的电子注入有源层。P层带隙宽，导带的能态比有源层高，对注入电子形成了势垒，注入到有源层的电子不可能扩散到P层。同理，注入到有源层的空穴也不可能扩散到N层。 * 面发光二极管中，有源发光面与光纤轴垂直。这种结构中，在器件的衬底腐蚀了一个小孔，然后用环氧树脂材料固定插入小孔的光纤，这样能以尽可能高的效率接收发射出来的光。 朗伯光源：各个方向上的亮度(光功率密度)都相同，因此，每个角度的光功率与观察方向角相关，令I为功率密度，方向角对应的空间面积为dAd{omg}cosq * 边发光二极管由一个产生非相干光的有源结区和两个导光层组成。导光层的折射率要低于有源区，但比周围的材料折射率高。这种结构形成了一个波导通道，使辐射光的出射方向朝向光纤的纤芯。边发光二极管要比面发光二极管具有更好的方向性，主要体现在边发光二极管的与pn结垂直方向上的光的方向性好。缺点是需要较大驱动电流，且发光功率低。 不同的材料具有不同的带隙结构，可以产生不同的波长，可应用于不同的系统 * * 发光二极管发射的是自发辐射光，没有谐振腔对波长的选择，谱线较宽，如图4.2.5。一般短波长GaAlAs/GaAs LED谱线宽度为30~50 nm，长波InGaAsP/InP LED谱线宽度为60~120 nm。随着温度升高或驱动电流增大，谱线加宽，且峰值波长向长波长方向移动，短波长和长波长LED的移动分别为0.2~0.3 nm/℃ 和0.3~0.5 nm/℃。 * * 发光二极管实际输出的光子数远远小于有源区产生的光子数，一般外微分量子效率小于10%。两种类型发光二极管的输出光功率特性示于图4.2.4。驱动电流I较小时，P-I曲线的线性较好；电流过大时，由于PN结发热产生饱和现象，使P-I 曲线的斜率减小。在通常工作条件下，LED工作电流为50~100mA, 输出光功率为几mW，由于光束辐射角大，入纤光功率只有几百uW。 *