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光有源器件 1 PN 结?半导体的能带: 光有源器件 2半导体掺杂?不掺杂的本征半导体电子和空穴有一定的本征能级?施主:杂质在带隙中提供带有电子的能级( N型半导体) ?受主:杂质在带隙中提供空的能级( P型半导体) 受主光有源器件 3 n型区 p型区耗尽区扩散电子 pn 结势垒(电场) 少数载流子漂移 n区 p区耗尽区加宽外接电池区 n区p区外接电池耗尽区变窄反向偏置使耗尽区加宽, 但允许少数载流子在外加场的作用下自由移动正向偏置使势垒降低, 使得多数载流子在结区内扩散增强光有源器件 4 ? PN 结的内型: ?同质结(同种半导体构成的) ?缺点?异质结: ?单异质(两种材料构成的 PN 结) 光有源器件 5 ?双异质(三种材料构成的 PN 结,中间层为有源层) 光有源器件 6 2、光源与光调制?光源与光调制器是光发射机的关键器件。?光源: ?光调制: ?目前光纤通信广泛使用的半导体光源主要有: ?发光二极管或称发光管(LED) ?半导体激光二极管或称激光器(LD) ?光调制的实现方式: ?直接调制?间接调制光有源器件 7发光二极管? LED 的工作原理?自发辐射?非相干光源?无阈值器件? LED 的应用要求光有源器件 8 LED 分为面发光型 LED 和边发光型 LED ,边发光型 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,故入纤光功率比面发光型 LED 高。常用的两类发光二极管( LED ) LED 的结构光有源器件 9半导体激光器?激光器的工作物质为半导体材料。?半导体激光器基本组成: ?工作物质?谐振腔?泵浦源光有源器件 10 半导体激光器的结构?半导体激光器形成激光输出需具备两个基本条件: ?(1)在有源区产生足够的粒子数反转分布,使受激辐射占主导地位;(正向偏置) ?(2)存在光学谐振腔机制,并在有源区内建立起稳定的振荡。电子能隙空穴导带价带空穴浓度分布电子跃迁电子浓度分布电子态数量空穴态数量 Ev Ec 电子能量~2k BT Eg = Ec - Ev ~2k BT