第三章 光源和光发射机..ppt

第三章光源和光发射机本章内容光源:半导体激光器和发光二极管。本章重点激光器的工作原理。光源和光电检测器工作原理及其工作特性。本章难点发光机理。,其主要作用是将电信号转换为光信号送入光纤。目前用于光纤通信的光源包括半导体激光器(LaserDiode,LD)和半导体发光二极管(LightEmittingDiode,LED)。半导体器件的共同优点:体积小、重量轻、寿命长、功耗低、可集成和高可靠性半导体激光器(LD)和发光二极管(LED)其它特性:①易择波:半导体光源的物理基础决定了只要选择合适的光电材料就可以制成适用于光纤中不同低损耗窗口的光源器件;②易辐射:容易获得足够高的输出光功率和足够窄的光谱宽度;③易调制:改变注入电流就可以改变输出光强,能够直接进行强度调制;④易耦合:发光面积可以与光纤芯径相比拟,,其中h=×10-34J·S,称为普朗克常数;f是光波频率。人们将这些光量子称为光子。不同频率的光子具有不同的能量。光具有波、粒两重性。(1)原子能级的概念原子是由原子核和绕原子核旋转的核外电子组成原子中的电子只能在一定的量子态中运动轨道越高,能量也越高当电子在每一个这样的轨道上运动时,原子具有确定的能量,称为原子的一个能级(2)半导体的能带 在大量原子相互靠近形成半导体晶体时,由于半导体晶体内部电子的共有化运动,使孤立原子中离散能级变成能带。 ,半导体内部自由运动的电子(简称自由电子)所填充的能带称为导带;价电子所填充的能带称为价带;导带和价带之间不允许电子填充,所以称为禁带,其宽度称为禁带宽度,用Eg表示,单位为电子伏特(eV)。,或称能级的跃迁。若跃迁过程中交换的能量是热运动的能量,称为热跃迁;若交换的能量是光能,则称为光跃迁。后者是研究光与物质相互作用的基础(3)费米能级电子按能量大小的分布确有一定的规律。电子占据能级的概率遵循费米能级统计规律:在热平衡条件下,能量为E的能级被一个电子占据的概率为费米统计规律是物质粒子能级分布的基本规律,它反映了物质中的电子按一定规律占据能级。