1、第十讲 发光二极管LED,主要内容,一、发光二极管的工作原理 二、发光二极管的基本结构 三、发光二极管的工作特性,发光二极管的工作原理,LED发射的是自发辐射光（非相干光）。大多采用双异质结结构，把有源层夹在P型和N型限制层间，但没有光学谐振腔，故无阈值。LED分为正面发光型和侧面发光型，侧面发光型LED的驱动电流较大，输出光功率小，但光束发射角小，与光纤的耦合效率高，故入纤光功率比正面发光型LED高。,发光二极管的基本结构,球透镜,环氧树脂,P层,有源层,N层,发光区,(a)正面发光型,微透镜,P型限制层,有源层,波导层,N型限制层,(b)侧面发光型,发光二极管的工作特性,光谱特性 光束空间
2、分布 输出光功率特性 频率特性,LED的光谱特性,发光二极管发射的是自发辐射光，没有光学谐振腔对波长的选择，谱线宽，短波长LED谱线宽度为3050nm。长波长LED的谱线宽度为6120nm。,1300 波长/nm,LED的输出光功率特性,正面发光,侧面发光,电流I/mA,发射光功率,P/mw,0 100 200 300 400 500,LED的一般外量子效率小于10%，驱动电流较小时，P-I特性呈线性，I过大时，由于PN结发热产生饱和现象，使P-I特性曲线斜率减小。通常LED的工作电流为50100mA，输出光功率为几mW ，由于发光光束辐射角大，入纤光功率只有几百W。,LED 的频率响应为：式
3、中， 为调制频率， 是对应于调制频率的输出光功率， 为少数载流子（电子）的寿命，定义 为发光二极管的截止频率，当 时， 最高调制频率应低于截止频率。,LED的频率特性,LED的频率响应曲线,调制频率f/MHz,频 率 响 应,10 100 1000,100.1,P(f),LD和LED的一般性能比较,三、分布式反馈激光器DBF,分布式反馈激光器的工作原理 分布式反馈激光器的优点 分布式反馈激光器的一般性能,分布反馈激光器工作原理,DBF激光器用靠近有源层沿长度方向制作的周期性结构（波纹状）衍射光栅实现光反馈。衍射光栅的折射率为周期性变化，使有源层分布反馈。由有源曾层发出的光从一个方向向另一个方向
4、传播时，一部分在光栅波纹峰反射，另一部分继续前进，在邻近的光栅波纹峰反射。若两部分反射光相互叠加则产生更强反馈，而其他波长的光将被抵消；虽然每个光栅波纹峰反射光不大，但整个光栅有成百上千的波纹峰，反馈光的总量足以产生激光振荡。,光栅的周期下式决定： 为材料有效折射率， 是布拉格波长，m为衍射系数。 在普通DBF激光器中，有两个阈值最低、增益相同的纵摸，其波长为：为光栅长度。 在普通均匀光栅中，引入一个4的相移变换，使原来的波峰变波谷，可有效提高模式选择性和稳定性，实现动态单纵摸激光器的要求。,DBF激光器的优点,是单纵摸激光器 谱线窄，波长稳定性好。 动态谱线好 线性好，广泛用于模拟调制的CATV传输系统。,
