第 3 章 通信用光器件-2.ppt

(2) 光束的空间分布。
在垂直于发光平面上, 正面发光型LED辐射图呈朗伯分布, 即P(θ)=P0 cosθ,半功率点辐射角θ≈120°。
侧面发光型LED,θ‖≈120°,θ⊥≈25°~35°。由于θ大,LED与光纤的耦合效率一般小于 10%。
(3) 输出光功率特性。
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ηd小于10%。。
驱动电流I较小时, P - I曲线的线性较好;I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。
LED的P__I特性曲线
原理:由正向偏置电压产生的注入电流进行自发辐射而发光
4 3 2 1 0
50 100 150
0℃
25℃
70℃
电流/mA
输出功率/ mW
式中,f 为调制频率,P( f )为对应于调制频率 f 的输出光功率,τe为少数载流子(电子)的寿命。定义 fc 为发光二极管的截止频率,当 f = f c =1/(2πτe)时,|H(fc)|= , 最高调制频率应低于截止频率。
(4) 频率特性。
发光二极管的频率响应可以表示为
|H(f)|=
()
, 图中显示出少数载流子的寿命τe和截止频率 fc 的关系。
对有源区为低掺杂浓度的LED, 适当增加工作电流可以缩短载流子寿命,提高截止频率。
图 发光二极管(LED)的频率响应
半导体光源一般性能和应用
半导体光源的一般性能表:
(LD)和发光二极管(LED)的一般性能。
LED通常和多模光纤耦合, μm( μm)波长的小容量短距离系统。因为LED发光面积和光束辐射角较大, ,有利于提高耦合效率,增加入纤功率。
, μm大容量长距离系统。
分布反馈激光器(DFB - LD),用于超大容量的新型光纤系统。
半导体激光器(LD)和发光二极管(LED)的一般性能
-20×50 -20×50
-20×50 -20×50
工作温度/°C
寿命 t/h
30×120 30×120
20×50 20×50
辐射角
50~150 30~100
500~2000 500~1000
调制带宽 B/MHz
~ ~
1~3 1~3
入纤功率 P/mW
1~5 1~3
5~10 5~10
输出功率 P/mW
100~150 100~150
工作电流 I/mA
20~30 30~60
阀值电流 Ith/mA
50~100 60~120
1~2 1~3
谱线宽度


工作波长
LED
LD
表 分布反馈激光器(DFB - LD)一般性能
20~40 15~30
输出功率 P/mW (连续单纵模,25ºC)
20 15
外量子效率/%
15~20 20~30
阀值电流 Ith/mA
<
频谱漂移/(nm/ºC)
30~35
边模抑制比/dB
~(Gb/s,RZ)
直接调制单纵模
连续波单纵模
谱线宽度

工作波长
光源组件实例
光检测器
光电二极管工作原理
PIN 光电二极管
一、工作原理和结构
二、PIN光电二极管主要特性
(1) 量子效率和光谱特性
(2) 响应时间和频率特性
(3) 噪声
雪崩光电二极管(APD)
一、工作原理和结构
二、 APD特性参数
光电二极管一般性能和应用
光检测器


在耗尽层形成漂移电流。
内部电场的作用,电子向N区运动,空穴向P区运动
光电二极管工作原理
光电二极管(PD)把光信号转换为电信号的功能, 是由半导体PN结的光电效应实现的。
电子和空穴的扩散运动
PN结界面内部电场漂移运动能带倾斜
如果光子的能量大于或等于带隙( hf ≥ Eg )
当入射光作用在PN结时发生受激吸收