光纤通信第二章.pptxVIP

会计学;1.定义 价带Ev：与原子最外层轨道的价电子对应的能带。 导带Ec：价带以上的能带，没有电子。热或光的激发，价带中的电子得到能量而越迁到价带以上的能带，电子参与导电 禁带Eg：导带与价带之间的能级，不能被电子占据的区域。 Eg=Ec-Ev ; 1917年爱因斯坦根据辐射与原子相互作的量子理论提出，光与物质的相互作用时，将发生三种基本物理过程: (1)受激吸收 (2)自发辐射 (3)受激辐射;1 受激吸收 ; 2自发辐射;3受激辐射;; ;如何实现粒子数反转分布的状态呢?; 二、半导体发光机理;（1）N型半导体：向本征半导体掺杂质元素（五价元素，P，AS。。），提供电子。即电子多，空穴少 （2）P型半导体：加三价元素，提供空穴。即空穴多，电子少 ;1P、N半导体能带图;2重掺杂下P-N结的能带图;3P-N结正向加压后的能带图;自发辐射受激辐射 非相干光占主导地位，普通光;2.半导体激光器的发射波长 ;2.1.3 结构理论;LD功能组成与模式输出的关系 ;; 1同质结半导体激光器 ;不同带隙的材料限制载流子 不同折射率的材料限制光波;激光器是由反射率为100%（R=1）的全反射镜与反射率为90%~95%（R1）的部分反射镜平行放置在工作物质两端以构成光学谐振腔。并被称为法布里-珀罗(Fabry Perot，F-P)谐振腔。;要产生激光振荡还要满足： 阈值条件 相位条件;（1）阈值条件;（2）相位条件 ;纵模的谐振相位条件为： q ：模数 λ：波长 n ：介质折射率 谐振腔的长度L等于半波长的整数倍q : ;（2）相位条件 ;F-P腔的纵模起振特性; 4 布喇格（Bragg）反射器;; 5．光波导的实现; 2.1.4 典型分类;DFB和DBR激光器的构成 ; F-P和DFB激光器比较; 3．量子阱激光器;量子阱激光器的特性;激光器的多模及单模输出谱 ; （1）纵模数随注入电流变化 ;（2）峰值波长随温度变化 （3）动态谱线展宽;2.1.6 半导体激光器的基本特性;1．伏安特性;IIth 发激光（激光区） I Ith 发荧光（荧光区） 目前Ith10mA 工作温度升高，阈值电流增大 使用时间增加，阈值电流增大;2. P-I特性; 电光转换效率 功率效率： 内量子效率： ; 外量子效率; 3.温度特性;4.光谱特性;;2.2.发光二极管;2.发光二极管特性; 2光谱特性; 3调制特性; 特点： 强度调制(IM) 只适用于半导体光源 简单方便，价格便宜，但动态谱线的展宽严重，不适合高速、长距离传输系统。 ;2、间接调制示意图;2.3.2 光源的直接调制; LD数字调制过程的瞬态分析 ;1．阶跃响应的瞬态分析 —电子和光子相互作用 t=0: 阶跃电流脉冲注入 0-td: 对导带底部填充电子， 使电子密度达到nth td –t1： 激光器开始激射，光场建立，导带中电子的超量填充 t1 –t2 ：有源区过量复合 t2 –t3： 过量复合持续，电子密度降到nth 以下，S也下降 t3以后： 重新对导带底部填充电子 ;2.张驰振荡的角频率和衰减时间;3．电光延迟时间 ;减小电光延迟时间、抑制张弛振荡、提高调至速率 较小的调制电流可获得足够的光功率 光谱谱线窄（提高频谱利用率和通信容量）; 2.3.3 直接调制激光发射机 ; 2、光发射机的组成 ; 1）偏置电流大小的选择; （4）实验观察到异质结激光器的散粒噪声在阈值处常有一很陡的峰值，因此I0的选取应避开此峰值。;2）激光器的调制电路; 3）激光器控制电路;自动温度控制（ATC） ;（2）自动功率控制（APC） ; （2）自动功率控制（APC） ; 2.4.1 间接调制的类型和特点;电光调制：电光效应—电致双折射现象 磁光调制：磁光效应—法拉弟电磁偏转效应 声光调制：声光效应—布拉格效应和喇曼-奈斯衍射 电吸收调制：Franz-keldysh 效应和量子约束的Stark效应 ;2.4.2 电光调制和波导调制器 ;2.4.3 电吸收调制器 ;2.5 光源的调制格式;