光源和光发送机课件

本章重点(1)掌握光与物质的相互作用的三种基本过程;构成激光器的必须具备的条件;半导体激光器的工作特性令(2)掌握发光二极管LED的工作特性(3)光发射机的基本组成及功能令(4)光源的调制方式、调制特性、调制电路今(5)光纤线路码型的种类光源和光发送机本章重点(1)掌握光与物质的相互作用的三种基本过程;构成激光器的必须具备的条件;半导体激光器的工作特性令(2)掌握发光二极管LED的工作特性(3)光发射机的基本组成及功能令(4)光源的调制方式、调制特性、调制电路今(5)光纤线路码型的种类本章内容提要3.0激光基础知识÷3.1半导体光源3.2光源调制÷3.3光发送机3.0激光基础知识今光与物质相互作用的三种基本方式今粒子数反转分布令能带今PN结本章重点光源和光发送机本章重点1本章内容提要3.0激光基础知识÷3.1半导体光源3.2光源调制÷3.3光发送机本章内容提要23.0激光基础知识今光与物质相互作用的三种基本方式今粒子数反转分布令能带今PN结3.0激光基础知识3光与物质相互作用的三种基本方式自发辐射——无外界激励而高能级电子自发跃迁到低能级,同时释放出光子。受激辐射——高能级电子受到外来光作用,被迫跃迁到低能级,同时释放出光子,且产生的新光子与外来激励光子同频同方向,为相干光。受激吸收——低能级电子在外来光作用下吸收光能量而跃迁到高能级光与物质相互作用的三种基本方式4初态一hf,终态hfhf(a)受激吸收(b)自发辐射(c)受激辐射能级与电子跃迁示意图初态一5粒子数反转分布设在单位物质中低能级电子数和高能级电子数分别为N1和N物质在正常状态下N1>N受激吸收与受激辐射的速率分别比例于N和且比例系数相等,此时光通过该物质时,光强会衰减,物质为吸收物质。若N2→>N受激吸收小于受激辐射,光通过该物质时,光强会放大,该物质成为激活物质。N2→N的分布与正常状态相反,故称为粒子数反转分布。粒子数反转分布6半导体的能带理论÷1、晶体的能带晶体的能谱在原子能级的基础上按共有化运动的不同而分裂成若干组。每组中能级彼此靠得很近,组成有一定宽度的带,称为能带。内层电子态之间的交叠小,原子间影响弱,分成的能带比较窄,外层电子态之间的交叠大,分成的能带比较宽半导体的能带理论72在半导体中的能带:价带(valenceband):形成共价键的价电子所占据的能带称为价带。较低的能量满带:价带下面的能带是被电子占满了,称为满带导带(conductionband):价带上面邻近的空带自由电子占据的能带)称为导带。导带和价带通过禁带(energygap)来分开,电子以在价带或者导带所对应的轨道上活动,但决不能在它们之间上活动。旦有外加能量们中的某些将获得足够的能量来跃过禁带,占据导带的能级。我们称这些电子是“受激的”。2在半导体中的能带:83费米一狄拉克统计今电子是费米子(自旋量子数为1/2),符合泡里不相容原理。电子在各能级中的分布,服从费米一狄拉克统计。令费米能级不是一个可以被电子占据的实在的能级,它是反映电子在各能级中分布情况的参量,具有能级的量纲。3费米一狄拉克统计94、各种半导体中电子的统计分布令根据费米分布规律,可以画出各种半导体中电子的统计分布。如图所示导带禁带价带sooOE(a)本征半导体b)兼井型P型半导体Erv(c)兼并型N型半导体(d)双兼并型半导体图4-1-4半导体中电子的统计分布4、各种半导体中电子的统计分布10光源和光发送机课件11光源和光发送机课件12光源和光发送机课件13光源和光发送机课件14光源和光发送机课件15光源和光发送机课件16光源和光发送机课件17光源和光发送机课件18光源和光发送机课件19光源和光发送机课件20光源和光发送机课件21光源和光发送机课件22光源和光发送机课件23光源和光发送机课件24光源和光发送机课件25光源和光发送机课件26光源和光发送机课件27光源和光发送机课件28光源和光发送机课件29光源和光发送机课件30光源和光发送机课件31光源和光发送机课件32光源和光发送机课件33光源和光发送机课件34光源和光发送机课件35光源和光发送机课件36光源和光发送机课件37光源和光发送机课件38光源和光发送机课件39光源和光发送机课件40光源和光发送机课件41光源和光发送机课件42光源和光发送机课件43光源和光发送机课件44光源和光发送机课件45光源和光发送机课件46光源和光发送机课件47光源和光发送机课件48光源和光发送机课件49光源和光发送机课件50光源和光发送机课件51光源和光发送机课件52光源和光发送机课件53光源和光发送机课件54光源和光发送机课件55光源和光发送机课件56光源和光发送机课件57光源和光发送机课件58光源和光发送机课件59光源和光发送机课件60光源和光发送机课件61光源和光发送机课件62光源和光发送机课件63光源和光发送机课件64光源和光发送机课件65光源和光发送机课件66光源和光发送机课件67光源和光发送机课件68光源和光发送机课件69光源和光发送机课件70光源和光发送机课件71光源和光发送机课件72光源和光发送机课件73光源和光发送机课件74光源和光发送机课件75光源和光发送机课件76光源和光发送机课件77光源和光发送机课件78光源和光发送机课件79光源和光发送机课件80光源和光发送机课件81光源和光发送机课件82光源和光发送机课件83光源和光发送机课件84光源和光发送机课件85光源和光发送机课件86光源和光发送机课件87光源和光发送机课件88光源和光发送机课件89光源和光发送机课件90光源和光发送机课件91光源和光发送机课件92光源和光发送机课件93光源和光发送机课件94光源和光发送机课件95光源和光发送机课件96本章重点(1)掌握光与物质的相互作用的三种基本过程;构成激光器的必须具备的条件;半导体激光器的工作特性令(2)掌握发光二极管LED的工作特性(3)光发射机的基本组成及功能令(4)光源的调制方式、调制特性、调制电路今(5)光纤线路码型的种类光源和光发送机本章重点(1)掌握光与物质的相互作用的三种基本过程;构成激光器的必须具备的条件;半导体激光器的工作特性令(2)掌握发光二极管LED的工作特性(3)光发射机的基本组成及功能令(4)光源的调制方式、调制特性、调制电路今(5)光纤线路码型的种类本章内容提要3.0激光基础知识÷3.1半导体光源3.2光源调制÷3.3光发送机3.0激光基础知识今光与物质相互作用的三种基本方式今粒子数反转分布令能带今PN结本章重点光源和光发送机本章重点97本章内容提要3.0激光基础知识÷3.1半导体光源3.2光源调制÷3.3光发送机本章内容提要983.0激光基础知识今光与物质相互作用的三种基本方式今粒子数反转分布令能带今PN结3.0激光基础知识99光与物质相互作用的三种基本方式自发辐射——无外界激励而高能级电子自发跃迁到低能级,同时释放出光子。受激辐射——高能级电子受到外来光作用,被迫跃迁到低能级,同时释放出光子,且产生的新光子与外来激励光子同频同方向,为相干光。受激吸收——低能级电子在外来光作用下吸收光能量而跃迁到高能级光与物质相互作用的三种基本方式100初态一hf,终态hfhf(a)受激吸收(b)自发辐射(c)受激辐射能级与电子跃迁示意图初态一101粒子数反转分布设在单位物质中低能级电子数和高能级电子数分别为N1和N物质在正常状态下N1>N受激吸收与受激辐射的速率分别比例于N和且比例系数相等,此时光通过该物质时,光强会衰减,物质为吸收物质。若N2→>N受激吸收小于受激辐射,光通过该物质时,光强会放大,该物质成为激活物质。N2→N的分布与正常状态相反,故称为粒子数反转分布。粒子数反转分布102半导体的能带理论÷1、晶体的能带晶体的能谱在原子能级的基础上按共有化运动的不同而分裂成若干组。每组中能级彼此靠得很近,组成有一定宽度的带,称为能带。内层电子态之间的交叠小,原子间影响弱,分成的能带比较窄,外层电子态之间的交叠大,分成的能带比较宽半导体的能带理论1032在半导体中的能带:价带(valenceband):形成共价键的价电子所占据的能带称为价带。较低的能量满带:价带下面的能带是被电子占满了,称为满带导带(conductionband):价带上面邻近的空带自由电子占据的能带)称为导带。导带和价带通过禁带(energygap)来分开,电子以在价带或者导带所对应的轨道上活动,但决不能在它们之间上活动。旦有外加能量们中的某些将获得足够的能量来跃过禁带,占据导带的能级。我们称这些电子是“受激的”。2在半导体中的能带:1043费米一狄拉克统计今电子是费米子(自旋量子数为1/2),符合泡里不相容原理。电子在各能级中的分布,服从费米一狄拉克统计。令费米能级不是一个可以被电子占据的实在的能级,它是反映电子在各能级中分布情况的参量,具有能级的量纲。3费米一狄拉克统计1054、各种半导体中电子的统计分布令根据费米分布规律,可以画出各种半导体中电子的统计分布。如图所示导带禁带价带sooOE(a)本征半导体b)兼井型P型半导体Erv(c)兼并型N型半导体(d)双兼并型半导体图4-1-4半导体中电子的统计分布4、各种半导体中电子的统计分布106光源和光发送机课件107光源和光发送机课件108光源和光发送机课件109光源和光发送机课件110光源和光发送机课件111光源和光发送机课件112光源和光发送机课件113光源和光发送机课件114光源和光发送机课件115光源和光发送机课件116光源和光发送机课件117光源和光发送机课件118光源和光发送机课件119光源和光发送机课件120光源和光发送机课件121光源和光发送机课件122光源和光发送机课件123光源和光发送机课件124光源和光发送机课件125光源和光发送机课件126光源和光发送机课件127光源和光发送机课件128光源和光发送机课件129光源和光发送机课件130光源和光发送机课件131光源和光发送机课件132光源和光发送机课件133光源和光发送机课件134光源和光发送机课件135光源和光发送机课件136光源和光发送机课件137光源和光发送机课件138光源和光发送机课件139光源和光发送机课件140光源和光发送机课件141光源和光发送机课件142光源和光发送机课件143光源和光发送机课件144光源和光发送机课件145光源和光发送机课件146光源和光发送机课件147光源和光发送机课件148光源和光发送机课件149光源和光发送机课件150光源和光发送机课件151光源和光发送机课件152光源和光发送机课件153光源和光发送机课件154光源和光发送机课件155光源和光发送机课件156光源和光发送机课件157光源和光发送机课件158光源和光发送机课件159光源和光发送机课件160光源和光发送机课件161光源和光发送机课件162光源和光发送机课件163光源和光发送机课件164光源和光发送机课件165光源和光发送机课件166光源和光发送机课件167光源和光发送机课件168光源和光发送机课件169光源和光发送机课件170光源和光发送机课件171光源和光发送机课件172光源和光发送机课