光通信：第05章光源與光發(fā)送機(jī)ppt課件

1、5.1 半導(dǎo)體光源的物理根底半導(dǎo)體光源的物理根底5.2 半導(dǎo)體光源的任務(wù)原理半導(dǎo)體光源的任務(wù)原理5.3 光源的任務(wù)特性光源的任務(wù)特性5.4 光光 發(fā)發(fā) 送送 機(jī)機(jī)5.5 驅(qū)動(dòng)電路和輔助電路驅(qū)動(dòng)電路和輔助電路子伏特子伏特(eV)。圖圖5.2 半導(dǎo)體的能帶構(gòu)造半導(dǎo)體的能帶構(gòu)造根據(jù)能量守恒定律，自發(fā)輻射光子的根據(jù)能量守恒定律，自發(fā)輻射光子的能量為：能量為：h12=E2-E1式 中 ：式 中 ： h為 普 朗 克 常 數(shù) ， 其 值 為為 普 朗 克 常 數(shù) ， 其 值 為6.62610-34Js；12為光子的頻率；為光子的頻率；E2為為高能級(jí)能量；高能級(jí)能量；E1為低能級(jí)能量。為低能級(jí)能量。圖圖5.

2、6 一種分散條形激光二極管一種分散條形激光二極管一種折射率波導(dǎo)型激光二極管的構(gòu)造一種折射率波導(dǎo)型激光二極管的構(gòu)造如圖如圖5.7所示。所示。圖圖5.7 拱棱波導(dǎo)條形激光二極管拱棱波導(dǎo)條形激光二極管那些傳播方向與諧振腔高反射率界面那些傳播方向與諧振腔高反射率界面垂直的自發(fā)輻射光子會(huì)在有源層內(nèi)部邊傳垂直的自發(fā)輻射光子會(huì)在有源層內(nèi)部邊傳播、邊發(fā)生受激輻射放大播、邊發(fā)生受激輻射放大(其他自發(fā)輻射光其他自發(fā)輻射光子均被衰減掉子均被衰減掉)，直至傳播到高反射率界面，直至傳播到高反射率界面又被反射回有源層，再次向另一個(gè)方向傳又被反射回有源層，再次向另一個(gè)方向傳播受激輻射放大。如此反復(fù)，直到放大作播受激輻射放大

3、。如此反復(fù)，直到放大作用足以抑制有源層和高反射率界面的損耗用足以抑制有源層和高反射率界面的損耗后，就會(huì)向高反射率界面外面輸出激光。后，就會(huì)向高反射率界面外面輸出激光。圖圖5.11 LED的的P-I特性特性圖圖5.12 LED的光譜特性的光譜特性efPfP210）（）（圖圖5.13 LD的的P-I特性特性從從P-I特性還可以引出兩個(gè)根本參數(shù)：特性還可以引出兩個(gè)根本參數(shù)：微分量子效率和功率轉(zhuǎn)換效率。微分量子微分量子效率和功率轉(zhuǎn)換效率。微分量子效率可以定義為輸出光子數(shù)的增量與注入效率可以定義為輸出光子數(shù)的增量與注入電子數(shù)的增量之比，表達(dá)式為：電子數(shù)的增量之比，表達(dá)式為：式中：式中：P為發(fā)送光功率增量

4、，為發(fā)送光功率增量，I為驅(qū)為驅(qū)動(dòng)電流增量。曲線越陡，微分量子效率越動(dòng)電流增量。曲線越陡，微分量子效率越大。大。IPheeIhPd功率轉(zhuǎn)換效率定義為輸出光功率與耗功率轉(zhuǎn)換效率定義為輸出光功率與耗費(fèi)的電功率之比，可以表示為：費(fèi)的電功率之比，可以表示為：式中：式中：V是是PN結(jié)的正向電壓；結(jié)的正向電壓；Rs是是LD的串聯(lián)電阻的串聯(lián)電阻(包括半導(dǎo)體資料的體電阻包括半導(dǎo)體資料的體電阻和接觸電阻和接觸電阻)。IVRIPSd2圖圖5.14 LD的光譜特性的光譜特性2222410rrffffPfP）（）（器件參數(shù)1.31 mLED1.55 mLED1.31 mLD組件1.55 mLD組件光纖類型(模式)多單多

5、單多單多單發(fā)射波長(zhǎng)( m)1.31.31.521.521.31.31.551.55輸出功率( W)5063532000100020001000工作電流(mA)150150150150閾值電流(mA)30305050光譜半寬(nm)707080803131上升下降時(shí)間(ns)2.52.52.52.50.50.50.50.5正向壓降(V)1.51.51.51.51.51.51.51.5工作溫度()-10+50壽命(hrs)105表 5.1 國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體光源的典型指標(biāo)所謂直接調(diào)制方式，是指直接所謂直接調(diào)制方式，是指直接將調(diào)制信號(hào)施加在光源上來(lái)完成將調(diào)制信號(hào)施加在光源上來(lái)完成光源參數(shù)的調(diào)制過(guò)程。光源參數(shù)

6、的調(diào)制過(guò)程。(Vestigial Sideband，VSB)調(diào)制方式。調(diào)制方式。數(shù)字調(diào)制方式是指已調(diào)制信號(hào)屬于數(shù)數(shù)字調(diào)制方式是指已調(diào)制信號(hào)屬于數(shù)字信號(hào)，這種調(diào)制方式主要包括幅移鍵控字信號(hào)，這種調(diào)制方式主要包括幅移鍵控(Amplitude-shifted Keying，ASK)調(diào)制方調(diào)制方式、頻移鍵控式、頻移鍵控(Frequency-shifted Keying，F(xiàn)SK)調(diào)制方式及相移鍵控調(diào)制方式及相移鍵控(Phase-shifted Keying，PSK)調(diào)制方式等。調(diào)制方式等。)cos()(1)(02/1ttmxKtecTT最小平均發(fā)送光功率最大平均發(fā)送光功率EX最小平均發(fā)送光功率最大平均發(fā)送光功率lg10EX(3) 保證光源具有穩(wěn)定的輸出保證光源具有穩(wěn)定的輸出特性。特性。圖圖5.16 共射極驅(qū)動(dòng)電路共射極驅(qū)動(dòng)電路電路運(yùn)用最多。電路運(yùn)用最多。圖圖5.18 典型的典型的APC電路電路當(dāng)溫度進(jìn)一步增大時(shí)，當(dāng)溫度進(jìn)一步增大時(shí)，A2放大器的反放大器的反向輸入端電位會(huì)繼續(xù)減小，向輸入端電位會(huì)繼續(xù)減小，A2放大器的輸放大器的輸出端電位會(huì)繼續(xù)增大，使二極管出端電位會(huì)繼續(xù)增大，使二極管VD導(dǎo)通，導(dǎo)通，晶體三極管晶體三極管VT的基