发光二极管LED07835

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,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

2、,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30～50,nm。,长波长,LED,的谱线宽度为6～120,nm。,,1300 波长/,nm,相对光强,Δλ=70nm,,,LED,的光束空间分布,,,正面发光型的半功率点辐射角为120,o,，,侧面发光型的平行发射角为120,o,，,垂直发射角为25,

3、o,～35,o,。LED,与光纤的耦合效率一般低于10%。,,,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50～100,mA,，,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,μW。,,LED,的频率响应为：,,,,式中， 为调制频率， 是对应于调制频率的输出光功率

4、， 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,τe = 1.1μs,τe = 2.1μs,τe = 6.4μs,调制频率,f/MHz,频率响应,10 100 1000,10,,,,,,,,0.1,,P(f),,,LD,和,LED,的一般性能比较,,,,,LD,,,LED,,工作波长,λ/μm,,1.3 1.55,,1.3 1.55,,谱线宽度,

5、Δλ/nm,,1～2 1～3,,,50～100 60～120,,阈值电流,I,th,/mA,,20～30 30～60,,,,工作电流,I/,mA,,,,,50～150 100～150,,输出功率,P/,mW,,,5～10 5～10,,,1～5 1～3,,入,纤功率,P/,mW,,,1～3 1～3,,0.1～0.3 0.1～0.2,,,调制带宽,B/MHz,,500～2000 500～1000,,,50～150 30～100,,辐射角,θ/（°）,,,20×30 20×50,,,30×120 30

6、×120,,寿命,t/h,,10,6,～10,7,10,5,～10,6,,10,8,10,7,,工作温度 /℃,,,-20～50 -20～50,,,,-20～50 -20～50,,,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

7、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,Λ,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,λ／,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,。,,,分布式反馈激光器的一般性,能,工作波长,λ/μm,,1.3 1.55,,谱线宽度,Δλ/nm,

8、,1～2 1～3,,阈值电流,I,th,/mA,,20～30 30～60,,连续波单纵模,,10,-4,～10,-3,,输出功率,P/,mW,,,20～40 15～30,,,直接调制单纵模,,,0.04～0.5(1,Gb/s.Hz,),,边模抑制比/,dB,,30～35,,频谱漂移/（,nm/℃）,,,＜0.08,,外量子效率,η,d,/%,,,20 15,,工作温度 /℃,,,20～40 15～30,,,,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。,,,