光源和探测器.pptVIP

一、光源二、光探测器 三、光纤连接器和固定接头 四、几种常用的光器件 一、光源二、光探测器 三、光纤连接器和固定接头 四、几种常用光器件 （1）输出功率特性 2、典型光源 半导体光源又可分为发光二极管(LED)和半导体激光器(LD)。这两种器件结构不同，但却包含相同的物理机理。主要差别： 发光二极管输出非相干光； 半导体激光器输出相干光。 LED的主要工作原理对应光的自发辐射过程，因而是一种非相干光源。 与半导体激光器相比LED发射光的谱线较宽、方向性较差，响应速度较慢，功率较小。 比起半导体激光器，因为LED不需要热稳定和光稳定电路，所以LED的驱动电路相对简单，另外其制作成本低、产量高。 半导体激光器（LD）特点： LD的原理对应光的受激发射过程，因而是一种相干光源。 半导体激光器方向性好，单色性好，功率大，耦合效率高，响应速度快。 在高速、大容量的光纤通信系统中主要采用半导体激光器作光源。 光在法布里?珀罗(F-P)振腔中的干涉 F-P腔半导体激光器 发光机理和LED相同，但有FP腔，一般为多模（即多个波长）。 2）光束的空间分布 LD横模特性决定光场的空间特性 分布反馈式（DFB）半导体激光器 采用DFB结构，可以实现单模输出，是目前密集波分复用系统中的主流光源。 单模输出有利于实现长距离和高速率的传输 LED典型特性参数 LD和LED一般性能 LD及DFB特性参数 半导体激光器和发光二极管的比较 ? LED和LD的光谱特性 LD 外形图 一、光源二、光探测器 三、光纤连接器和固定接头 四、光纤定向耦合器 光纤系统常用的探测器 在光纤系统中所用探测器主要有： PIN光电二极管 雪崩光电二极管(APD) 由于LD 具有发光谱线狭窄，功率大，与光纤的耦合效率高等显著优点，所以它被广泛应用在大容量、长距离的数字光纤通信之中。 尽管LD 也有一些不足，如线性度与温度特性欠佳。但数字光纤通信对光源器件的线性度并没有很严格的要求；而温度特性欠佳可以通过一些有效的措施来补偿，因此LD 成为数字光纤通信最重要的光源器件。 LD应用上的特点 在实际应用中，通常把光源做成组件，同时利用热敏电阻和冷却元件进行温度监测和自动温度控制(ATC)。 §2.3 光探测器 光探测器的特性参数 光电探测器的原理 半导体光电探测器 §2.3 光探测器 一、光探测器的特性参数 1．量子效率 响应度（响应率、灵敏度） 光谱响应度(光谱灵敏度） 噪声等效功率NEP 5. 探测率D、比探测率D* 6. 响应时间（上升时间） 7. 频率响应 §2.3 光探测器 §2.3 光探测器 N P 由于载流子扩散，出现了一个由N区指向P区的内建电场。内建电场将阻止载流子继续扩散，使载流子的扩散运动和漂移运动相抵消而达到平衡状态 ? PN光电二极管原理 当反偏加压，空间电荷区加宽。 N P PN光电二极原理 E 发光二极管的P―I特性是指输出的光功率随注入电流的变化关系。当注入电流较小时，线性度非常好；但当注入电流比较大时，由于PN结的发热，发光效率降低，出现了饱和现象。 发光二极管的P－I特性 在同样的注入电流下，面发光二极管的输出功率要比边发光二极管大2.5~3倍，这是由于边发光二极管受到更多的吸收和界面复合的影响。 在通常应用条件下，发光二极管的工作电流为50~150mA，输出功率为几个毫瓦，但因其与光纤的耦合效率很低，进入光纤功率要小得多。 温度对发光二极管的P―I特性也有影响，当温度升高时，同一电流下的发射功率要降低。 与LD相比较,发光二极管的温度特性相对较好，在实际应用中，一般可以不加温度控制。 LD形成激光需要具备两个基本条件：一是有源区里产生足够的粒子数反转分布，二是存在光学谐振腔机制，并在有源区里建立起稳定的振荡。 施加正向偏压后，注入到有源层的电子和空穴被限制在有源层内形成粒子数反转分布。 利用半导体材料晶体的天然解理面构造光学谐振腔，提供光反馈，当电流密度达到阈值电流以上时，光放大补偿了各种损耗后，就会有稳定的激光输出。 半导体激光器(LD)原理简介 F-P腔半导体激光器结构 F-P腔半导体激光器的光学谐振腔是利用与p-n结平面相垂直的自然解理面构成（又称为法布里?珀罗谐振腔），它有35％的反射率，已足以引起激光振荡。若需增加反射率可在晶面上镀一层二氧化硅，再镀一层金属银膜，可获得95％以上的反射率。 光波在两块平行的镜面间反射，导致这些波在空腔内相长和相消干涉,在空腔内产生了一列稳定不变的电磁波，我们称它为驻波。 由于在谐振腔中，光波是在两块反射镜之间往复传输的，腔内要形成的稳定的驻波模式，必须满足驻波条件，这个条件就是相长