欧洲杯-米乐M6官方网站半导体激光器基本结构

　　

　　容量短距离系统。因为LED发光面积和光束辐射角较大，而多模 SIF光纤或G.651规范的多模GIF光纤具有较大的芯径和数值孔径， 有利于提高耦合效率，增加入纤功率。LD通常和G.652或G.653 规范的单模光纤耦合，用于1.3 μm或1.55 μm大容量长距离系统， 这种系统在国内外都得到最广泛的应用。分布反馈激光器(DFBLD)主要和G.653或G.654规范的单模光纤或特殊设计的单模光纤 耦合，用于超大容量的新型光纤系统，这是目前光纤通信发展 的主要趋势。

　　3.2.1 光电二极管工作原理 实际上，仅采用半导体平板制作光检测器也不能实现较 高的量子效率，这主要是因为价带中产生的电子在运动到外 电路之前和空穴产生了复合，所以必须快速地让价带电子离 开半导体，这可以采用在电子产生的区域加足够强的电场的 方法来实现，当然最好的方法是采用反向偏置的PN结来代替 均匀的半导体平板，这样的光检测器称为光电二极管。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。

　　随着技术的进步，高速率光纤通信系统的发展和新型光 纤通信系统(例如波分复用系统)的出现，都对激光器提出更 高的要求。和由F-P谐振腔构成的DH激光器相比，要求新型 半导体激光器的光谱宽度更窄，并在高速率脉冲调制下保持 动态单纵模特性；发射光波长更加稳定，并能实现调谐；阈 值电流更低，而输出光功率更大。具有这些特性的动态单纵 模激光器有多种类型，其中性能优良并得到广泛应用的是分 布反馈(DFB，Distributed Feed-Back)激光器。

　　对于线性良好的激光器，输出光功率特性如式(3.7b)和 图3.10所示。 激光器输出光功率随温度而变化有两个原因： 一是激光器的阈值电流Ith随温度升高而增大，二是外微分量 子效率ηd随温度升高而减小。温度升高时，Ith增大，ηd减小， 输出光功率明显下降，达到一定温度时，激光器就不激射了。 当以直流电流驱动激光器时，阈值电流随温度的变化更 加严重。当对激光器进行脉冲调制时，阈值电流随温度呈指 数变化，在一定温度范围内，可以表示为

　　由于PN结耗尽层只有几微米，大部分入射光被中性区吸收， 因而光电转换效率低欧洲杯-米乐M6官方网站，响应速度慢。为改善器件的特性，在PN 结中间设置一层掺杂浓度很低的本征半导体(称为I)，这种结构 便是常用的PIN光电二极管。 PIN光电二极管的工作原理和结构:中间的I层是N型掺杂浓 度很低的本征半导体，用Π(n)表示；两侧是掺杂浓度很高的P型 和N型半导体，用P＋和N＋表示。I层很厚，吸收系数很小，入 射光很容易进入材料内部而产生大量电子-空穴对，因而大幅度 提高了光电转换效率。光生电流中漂移分量占支配地位，从而 大大提高了响应速度。另外，可通过控制耗尽层的宽度w，来 改变器件的响应速度。

　　粒子数反转分布是产生受激辐射的必要条件，但还不能产 生激光。只有把激活物质置于光学谐振腔中，对光的频率和方 向进行选择，才能获得连续的光放大和激光振荡输出。 基本的光学谐振腔由两个反射率分别为R1和R2的平行反射 镜构成，并被称为法布里-珀罗(F-P，Fabry Perot)谐振腔。由于 谐振腔内的激活物质具有粒子数反转分布，可以用它产生的自 发辐射光作为入射光。入射光经反射镜反射，沿轴线方向传播 的光被放大，沿非轴线方向的光被减弱。反射光经多次反馈， 不断得到放大，方向性得到不断改善，结果增益大幅度得到提 高。

　　激光束的空间分布用近场和远场来描述。近场是指激光 器输出反射镜面上的光强分布，远场是指离反射镜面一定距 离处的光强分布。图3.8是GaAlAs-DH激光器的近场图和远 场图，近场和远场是由谐振腔(有源区)的横向尺寸，即平行 于PN结平面的宽度w和垂直于结平面的厚度t所决定，并称 为激光器的横模。由图3.8可以看出，平行于结平面的谐振 腔宽度w由宽变窄，场图呈现出由多横模变为单横模；垂直 于结平面的谐振腔厚度t很薄，这个方向的场图总是单横模。欧洲杯-米乐M6官方网站