光纤通信 第3章 光源与光检测器1.pdfVIP

第3章 光源与光检测器 第3章光源与光检测器 3.1 半导体LD 的工作原理 3.2 输出光功率及光源与光纤的耦合 3.3 LD 的输出光谱 3.4 LD 的调制响应 3.5 LD 的温度特性与自动温度控制（ATC ） 3.6 LD 的输出光功率稳定性与自动功率控制（APC ） 第3章 光源与光检测器 3.7 DFB和DBR激光器 3.8 调谐激光器 3.9 其他类型的激光器 3.10 激光器组件 3.11 半导体LED 3.12 光检测器 3.13 PIN 3.14 APD 习题三 第3章 光源与光检测器 3.1 半导体LD 的工作原理 3.1.1 光放大 1. 受激辐射的概念 大家已经知道，任何一个物理系统如原子内部的电 子是处于不同的能量轨道上的，电子在每一个这样的轨 道上运动时具有确定的能量， 称为原子的一个能级。 能级图就是用一系列的水平横线来表示原子内部的能量 关系的。 当原子中的电子与外界有能量交换时， 电子 就在不同的能级之间跃迁， 并伴随有能量如光能、 热 能等的吸收与释放。 第3章 光源与光检测器 考虑一个具有二能级的原子系统， 能级为E 和E ， 1 2 且E E ，如果照在其上的光波频率为f ，且光子的能 2 1 c 量hf 满足hf =E -E , h为普郎克常数， c c 2 1 -9 h ＝6.63 ×10 (J ·s)， 则引起原子在不同的能级E 和E 1 2 之间的跃迁， E →E 和E →E 之间的跃迁是同时发生 1 2 2 1 的。原子吸收了光子的能量从E 跃迁到E ，原子从E 1 2 2 跃迁到E 放出一个光子， 1 第3章 光源与光检测器 其能量与入射光子的能量hf 一样， 前者称为受激吸收， c 后者称为受激辐射，它与自发辐射是不同的，它们合 称为光与物质之间的三种相互作用, 即自发辐射、受激 吸收、受激辐射。如果受激辐射超过受激吸收而占主 导地位，则入射的光信号会引起 E →E 之间的跃迁多 2 1 于E →E 之间的跃迁，导致了能量为hf 的光子数的净 1 2 c 增加，入射的光信号得到了放大，如图3.1所示； 否 则，光信号将被衰减。 第3章 光源与光检测器 受激辐射 受激辐射 E 2 E 1 受