光纤通信-ch5 光源与光发送机

第五章光源与光发送机5.1半导体光源的物理基础半导体特性何谓半导体物体分类导体

—

导电率为105s.cm-1，量级，如金属绝缘体—

导电率为10-22-10-14s.cm-1量级，如：橡胶、云母、塑料等。—

导电能力介于导体和绝缘体之间。如：硅、锗、砷化镓等。半导体

半导体特性掺入杂质则导电率增加几百倍掺杂特性半导体器件光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势光照特性光敏器件光电器件本征半导体本征半导体完全纯净、结构完整的半导体晶体。纯度：99.9999999%，“九个9”它在物理结构上呈单晶体形态。常用的本征半导体Si+14284Ge+3228184+4

在没有光照射且温度为零时，下面的一个能带被电子完全填满形成价带，上面一个能带全空着形成导带。不能导电。

当有光照射或有一定的温度时，价带中电子吸收光子或热量从价带跃迁到导带，成为自由电子，并在价带中留下同样数目的空穴。自由电子可以导电。本征半导体本征半导体的导带和价带本征半导体本征半导体的原子结构和共价键+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键内的电子称为束缚电子价带导带挣脱原子核束缚的电子称为自由电子价带中留下的空位称为空穴禁带EG价带导带禁带EG

能带结构本征半导体自由电子价电子与空穴费米能级Ef导带中的电子绝大多数位于导带的底部；价带中的空穴绝大部分位于价带的顶部。当T=0K时，本征半导体的费米能级在禁带的中央；温度升高，费米能级略偏向导带一方。本征半导体杂质半导体杂质半导体掺入杂质的本征半导体。掺杂后半导体的导电率大为提高掺入的三价元素如B、Al、In等，形成P型半导体，也称空穴型半导体掺入的五价元素如P、Se等，形成N型半导体，也称电子型半导体杂质半导体

N型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5+5N型半导体++++++++杂质半导体

N型半导体价带导带+++++++施主能级EfEfEf杂质半导体P型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3+3P型半导体--------杂质半导体

P型半导体价带导带EfEfEf-------受主能级电子空穴导带导带价带导带价带价带本征半导体P型半导体N型半导体半导体的能带结构电子空穴导带导带价带导带价带价带施主受主本征半导体P型半导体N型半导体半导体的能带结构EfEfEf导带E2价带E1半导体内光与电子相互作用自发辐射h=E2-E1>Eg半导体内光与电子相互作用导带E2价带E1h受激吸收导带E2价带E1半导体内光与电子相互作用受激辐射hhh半导体内光与电子相互作用导带价带导带价带导带价带自发辐射受激吸收受激辐射爱因斯坦系数为能态电子的平均寿命AB12B21半导体中的光增益★产生光增益的条件受激辐射速率>受激吸收速率粒子数反转：CB导带E2VB价带E1

由于多数载流子之间存在的浓度梯度导致电子从N区到P区，空穴从P区到N区的扩散运动。在N区，由于电子的扩散，留下不可移动的带正电的电离施主，其所带的电荷称为空间电荷，因此N区一侧出现一个正的电荷区。同理，P区一侧出现负的空间电荷区。空间电荷区中的空间电荷产生一个由N区指向P区的自建内电场。自建内电场阻碍了扩散运动，但使得N区的少数载流子空穴和P区的少数载流子电子开始漂移运动。刚开始，这个内电场是小的，少数载流子的漂移运动是弱的。随着扩散运动的进行，空间电荷区扩展，内电场增强，漂移运动也增强。最后，扩散运动和漂移运动达到动态平衡。电子和空穴的扩散和漂移运动分别大小相等，方向相反而相互抵消，于是流过PN结的净电流为零。PN结的形成PN结的形成P区N区扩散运动载流子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动形成的电流成为扩散电流内电场扩散运动=漂移运动时达到动态平衡3内电场阻碍多子向对方的扩散即阻碍扩散运动同时促进少子向对方漂移即促进了漂移运动PN结的形成内电场阻止多子扩散

因浓度差多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区空间电荷区形成内电场内电场促使少子漂移我们一起作个总结PN结形成基本概念扩散运动多子从浓度大向浓度小的区域扩散，扩散运动产生扩散电流。漂移运动少子向对方漂移，漂移运动产生漂移电流。动态平衡扩散电流=漂移电流，PN结内总电流=0。PN结

稳定的空间电荷区，又称高阻区，也称耗尽层。PN结的能带结构

当PN结处于热平衡状态时，各处费米能级处于同一水平，。表明通过PN结任一截面的净电流为零，费米能级可作为参考变量。

由于P区和N区体内仍处于电中性，能带边沿相对于费米能级的位置完全取决于体内所掺的杂质类型、浓度及浓度分布。如果杂质是均匀的，则P区和N区体内能带是水平的。空间电荷区内的静电势Ψ(x)由N区向P区不断降低，而电子的静电势能–qΨ(x)则由N区向P区不断升高。PN结能带发生弯曲。空间电荷区能带的弯曲，无论对N区导带电子还是对P区价带空穴都是高势垒区。内电场形成了P区空穴向N区运动和N区电子向P区运动时必须越过的势垒。势垒高度为|qVφ|。导带价带施主N型半导体Ef价带导带受主P型半导体EfP区N区耗尽区eVDPN结的能带结构PN结的单向导电性1.PN结加正向电压时的导电情况外电场方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。耗尽层变薄，PN结呈现低阻性。于是内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响。P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；内4外PN结的单向导电性2.PN结加反向电压时的导电情况外电场与PN结内电场方向相同，增强内电场。耗尽层变厚，PN结呈现高阻性。内电场对多子扩散运动阻碍增强，扩散电流大大减小。少子在内电场的作用下形成的漂移电流加大。此时PN结区少子漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流。P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏。内5外由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。PN结的单向导电性PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。45PN结的能带结构PN结加正向偏压后的能带结构PN结加正向偏压后的能带结构PN结加正向偏压后的能带结构PN结加反向偏压后的能带结构PN结光电效应NPLight_+----++++----反向偏置：反向暗电流很小光照时电流主要为光生电流++++多数载流子：受到PN结势垒阻挡不形成电流少数载流子：形成漂移（暗）电流，但很小光——PN结区受激吸收——光生电子空穴对强PN结反向电场：电子N，空穴P，形成光电流

光照射在半导体材料上，材料中处于价带的电子吸收光子能量，通过禁带跃入导带，使导带内电子浓度和价带内空穴增多，激发出光生电子-空穴对。要求：光子能量必须大于材料的禁带宽度ΔEg。由此可得：最大临界波长

处于反向偏置的PN结，在无光照时具有高阻特性，少数载流子漂移引起的反向暗电流很小。当光照时，结区产生电子－空穴对。在结电场作用下，电子向N区运动，空穴向P区运动，形成光电流，方向与反向电流一致。光照度愈大，光电流愈大。由于无光照时的反偏暗电流很小，为纳安量级，因此光照时的反向电流基本上与光强成正比。普朗克常数h=6.626×10-34J·sPN结光电效应（a）代表符号；（b）等效电路；（c）特性曲线。PN结光电效应PN结光电效应PN结光电效应的应用：（1）太阳能电池；（2）光电探测器（我们所讨论的）。PN结电致发光－－－－++++PN+_Light外电场——降低势垒——多子扩散运动加剧——P区空穴和N区电子向对方移动——相遇发生复合，辐射产生光子——在结区，辐射光子速率大于吸收速率——发光、光增益p+n+EFn(a)EgEvEcEvHoles

in

VBElectrons

in

CBJunctionElectronsEcEFpeVoPrincipleofLEDPopulationinversion,inversionlayer,activeregion,injectionpumpingPN结电致发光PN结处于平衡时，加一正向偏压，势垒降低，载流子的扩散运动超过了的漂移运动。电子由N区注入P区，同时空穴由P区注入N区，成为非平衡的少数载流子。实际应用的PN结中，扩散长度远远大于势垒宽度。电子和空穴通过势垒区时因复合而消失的几率很小，继续向势垒区两侧的扩散区扩散。因而，正向偏压下，PN结势垒区和体内扩散区注入了少数载流子，这些非平衡载流子不断与多数载流子复合而发光。为了提高少数载流子的注入效率，可以采用禁带宽度不等的异质结。现在一般采用双异质结构(DoubleHetero-junction)PN结电致发光基本知识总结禁带宽度：取决于材料本身，与掺杂浓度无关；通过禁带

发光的波长也取决于材料。N型半导体电子浓度：取决于五价元素的掺杂浓度。n代表

轻掺杂的N型半导体，n+代表重掺杂N型半导体。P型半导体空穴浓度：取决于三价元素的掺杂浓度。p代表

轻掺杂的P型半导体，p+代表重掺杂P型半导体。Fermi能级：

N型半导体电子浓度大小的度量；P型半导体空穴浓度大小的度量。光纤通信系统的组成PN结光电效应用于制作光接收设备，放在通信系统的末端；PN结电光效应用于制作光发射设备，放在通信系统始端。5.2半导体光源的工作原理5.2.1

发光二极管的工作原理发光二极管（light－emittingdiode,LED）光源：能产生光输出的器件，光谱范围：可见－红外（近红外、中红外、远红外）。光有源器件：物理基础是光和物质相互作用的效应。

工作原理PN结或双异质结的自发辐射特点输出功率小，发射角大，与光纤的耦合效率较低优点寿命很长，108~1010小时受温度影响小输出光功率与输入电流线性关系较好价格便宜驱动电路简单不存在模式噪声中短距离、中小容量光纤通信系统的光源用途－－－－++++PN+_Lightp+n+EFn(a)EgEvEcEvHoles

in

VBElectrons

in

CBJunctionElectronsEcEFpeVoPrincipleofLED–自发发射Populationinversion,inversionlayer,activeregion,injectionpumping

N型半导体价带导带+++++++施主能级EfEfEf

P型半导体价带导带EfEfEf-------受主能级Fermi能级同质结：由同一种半导体材料经不同掺杂构成的PN结。

包括pn结，pp结，nn结。

例如：砷化镓（GaAs）同质结。特点：PN结两边半导体材料的禁带宽度相同。同质PN结和异质PN结异质结：由不同的半导体材料经掺杂构成单层PN结或多层PN结分别称为单异质结或多异质结。也包括pp结，nn结。例如：GaAlAs/GaAs单异质结，发光波长：0.85μm。

InGaAsP/InP双异质结，发光波长：1.31μm或1.55μm。

特点：PN结两边半导体材料的禁带宽度不同。采用双异质结结构的LED：粒子数反转2

eV2

eVeVoHoles

in

VBElectrons

in

CB1.4

eVNo

biasWithforwardbiasEcEvEcEvEFEF(a)(b)(c)(d)pn+pDEcGaAsAlGaAsAlGaAsppn+~

0.2

mmAlGaAsAlGaAs(a)

A

doubleheterostructure

diode

hastwo

junctions

which

arebetween

two

differentbandgap

semiconductors(GaAs

and

AlGaAs)(b)

A

simplified

energyband

diagram

withexaggerated

features.

EFmust

be

uniform.(c)

Forward

biasedsimplified

energy

banddiagram.Populationreversion(d)

Forward

biased

LED.Schematic

illustration

ofphotons

escapingreabsorption

in

theAlGaAs

layer

and

beingemitted

from

the

device.GaAsPrincipleofLEDbasedonbandstructure双异质结面发光LED双异质结边发光LEDDoubleheterostructureLightLightMultimode

fiberLens(a)ELEDActive

layerLight

from

an

edge

emitting

LED

is

coupled

into

a

fiber

typically

by

using

a

lens

or

aGRIN

rod

lens.GRIN-rod

lens(b)Single

mode

fiberELEDLED&Fiber基本结构：激光二极管的基本结构框图5.2.2

激光二极管LD的工作原理增益介质～

粒子数反转正向偏置下像LED一样的PN结或双异质结结构。产生激光的三个必需条件:

泵浦系统pump

增益介质gain

光学反馈系统feedback光学反馈系统：LD中，两端面的解理面起反射镜作用，形成谐振腔。振荡的光波使增益介质由自发辐射转变为受激辐射.Partiallyreflectingplates泵浦系统：正向偏置。它使增益介质产生粒子数反转。LEDp+n+EFn(a)EgEvEcEvHoles

in

VBElectrons

in

CBJunctionElectronsEcEFpeVop+EgVn+(b)EFneVEFpInversionregionEcEcPrincipleofLD–受激辐射Populationinversion,inversionlayer,activeregion,injectionpumpingLElectrodeCurrentGaAsGaAsn+p+CleavedsurfacemirrorElectrodeActiveregion(stimulatedemissionregion)AschematicillustrationofaGaAshomojunctionlaserdiode.Thecleavedsurfacesactasreflectingmirrors.LRefractiveindexPhotondensityActiveregionDn~5%2

eVHolesinVBElectronsinCBAlGaAsAlGaAs1.4

eVEcEvEcEv(a)(b)pnpDEc(a)

A

doubleheterostructure

diode

hastwo

junctions

which

arebetween

two

differentbandgap

semiconductors(GaAs

and

AlGaAs).2

eV(b)

Simplified

energyband

diagram

under

alarge

forward

bias.Lasing

recombinationtakes

place

in

the

p-GaAs

layer,

theactive

layer(~0.1mm)(c)

Higher

bandgapmaterials

have

alower

refractiveindex(d)

AlGaAs

layersprovide

lateral

opticalconfinement.(c)(d)GaAsDoubleheterostructurePNGaAsGaAsPNPGaAsAlGaAsGaAsPNPAlGaAsAlGaAsGaAsRefractiveindex3.593.45Whydifferentmaterials? ----Indexguidedorconfinement折射率波导型激光二极管：利用折射率来限制横模。折射率载流子限制增益分布折射率分布光强分布Table1.SemiconductorLaserMaterialsMaterialWavelengthRange(nm)Al1–xGaxAs780-880In1–xGaxAs1–yPy1150-1650AlxGayIn1–x–yP630-680激光二极管的类型结构：常用激光二极管增益波导型激光二极管：利用光增益区的宽度来限制横模。dg为有源区厚度；ng、nc分别为有源区和周围包层的折射率。希望单横模。如：垂直横模控制(2)单频(单纵模)激光二极管(i)分布反馈机理激光二极管DistributedFeedbackLaser-DFB激光器LActivelayerCorrugatedgratingGuidinglayerOpticalpowerl

(nm)0.1nmIdeallasingemissionll

BP-GaAs有源层m＝0,1,2...DBR激光器DistributedBraggReflectingLaserP-GaAs有源层CorrugateddielectricstructureDistributedBraggreflectorABLm(lB/2n)=LActivelayerActivelayerLD(a)Cleaved-coupled-cavity(C3)laserlCavityModesllInLInDInbothL

andD(b)(ii)Cleaved-coupled-cavitylaser耦合腔激光二极管AlGaAsAlGaAsGaAsyzxdEcEvdE1E2E3g(E)DensityofstatesEBulkQWn=1Eg2Eg1En=2EcBulkQW(a)(b)(c)DyDzEvnx,ny,nz:quantumnumberEnergyoftheconductionelectroninaquantumwell:(iii)量子阱（QuantumWell）激光二极管（参考）ActivelayerBarrierlayerEcEvEAmultiplequantumwell(MQW)structure.Electronsareinjectedbytheforwardcurrentintoactivelayerswhicharequantumwells.MultipleQuantumWell：QuantumDotLaser:3-Dquantumwell(iv)垂直腔面发射激光器VCSEL（自学）

VerticalCavitySurfaceEmittingLasersDistributedBraggReflector(DBR)MirrorsAlternatinglayersofsemiconductormaterial40to60layers,eachl/4thickBeammatchesopticalacceptanceneedsoffibersmorecloselyKeypropertiesWavelengthrange780to980nm(gigabitethernet)Spectralwidth:<1nmTotalpower:>-10dBmCoherencelength:10cmto10mNumericalaperture:0.2to0.3activen-DBRp-DBR注入电流与光束发射方向都与芯片表面垂直

在VCSEL诞生之前，传统的边发射激光器一直在光通信中扮演着主要角色。尽管这些年来，边发射激光器在结构优化，制造技术，工作特性以及应用领域方面都取得了巨大进展，但仍存在一些不足。比如在芯片解理之前，不能进行单个器件的基本特性测试；光束发散角过大且呈椭圆状；不易构成二维光源阵列；而且制造成本也仍然偏高。正是在这样的背景下诞生了垂直腔面发射的激光器。VCSEL是光从垂直于半导体衬底表面方向出射的一种半导体激光器，具有模式好、阈值低、稳定性好、寿命长、调制速率高、集成高、发散角小、耦合效率高、价格便宜等很多优点。因为在垂直于衬底的方向上可并行排列着多个激光器，所以非常适合应用在并行光传输以及并行光互连等领域，它以空前的速度成功地应用于单通道和并行光互联，以它很高的性能价格比，在宽带以太网、高速数据通信网中得到了大量的应用。

VCSEL的结构和特点

典型的VCSEL的有源区由多量子阱组成，有源区上下两边分别由多层四分之一波长厚的高低折射率交替的外延材料形成的DBR，相邻层之间的折射率差使每组叠层的Bragg波长附近的反射率达到极高(＞99％)的水平，需要制作的高反射率器的对数依据每对层的折射率而定，激光器的偏置电流流过反射器，它们是高掺杂的以便减小串联电阻．由一组少量的量子阱提供光增益，典型的量子阱数为1至4个，它们被置于驻波图形的最大处附近，以便获得最大的受激辐射效率而进入振荡场。出射光方向可以是顶部或衬底，这主要取决于衬底材料对所发出的激射光是否透明以及上下DBR究竟那一个取值更大一些。Asimplifiedschematicillustrationofaverticalcavitysurfaceemittinglaser(VCSEL).ContactSurfaceemissionDielectricmirrorContactSubstratel/4n1Activelayerl/4n2DielectricmirrorVCSEL：5.3.1LED的工作特性:1.P-I特性1）因为是自发辐射，所以是非阈值器件；2）会饱和。5.3光源的工作特性2.谱特性:谱线宽度随有源层掺杂浓度增加而增加温度升高而增加（因为导带上层电子数增加）P-3dBPpeakBWLED的光发射：自发发射：这意味着大量处于高能级的粒子各自分别自发发射一列一列角频率为ν＝Eg/h的光波。但各列光波之间没有固定的相位关系，可以有不同的偏振方向，并且每个粒子所发射的光沿所有可能的方向传播。发射波长：GaAs的Eg＝1.435eV，可用它制作0.85μm波长的红外LED。InGaAsP的Eg＝0.75~1.35eV，对应的发射波长为1.65~0.92μm，考虑到光纤的低损耗窗口，InGaAsPLED的发射波长选为1.3μm和1.55μm。同样适用于LDV21(c)02040I

(mA)0(a)60065070000.51.0lRelativeintensity24

nmDl655nm(b)02040I

(mA)0Relative

light

intensity(a)

A

typical

output

spectrum

(relative

intensity

vs

wavelength)

from

a

red

GaAsP

LED.(b)

Typical

output

light

power

vs.

forward

current.

(c)

Typical

I-V

characteristics

of

ared

LED.

The

turn-on

voltage

is

around

1.5V.某1.3um激光器不同温度下光电流特性曲线1.P-I特性(1)阈值器件(腔损耗)(2)P－I大小关系(3)温度影响阈值(4)温度影响功率5.3.2LD的工作特性:阈质等于由传输输出端面和分布损耗的总和引起的光损耗。Typicalopticalpoweroutputvs.forwardcurrentforaLEDandalaserdiodeLD.Current0LightpowerLaserdiodeLED100mA50mA5mW10mWLDandLED微分量子效率：输出光子数增量与注入电子数的增量之比。发送功率增量驱动电流增量功率转换效率：输出光功率与消耗的电功率之比。V是PN结的正向电压；Rs

是LD的窜联电阻。Lllmlm

-

1Fabry-PerotetalonPartiallyreflectingplatesOutputlightInputlightTransmittedlightTransmittedlightthroughaFabry-Perotopticalcavity.Cavitymodes:

ml/2=nLlm=2nL/m,misinteger.F-P腔:2.光谱特性(a)Opticalgainvs.wavelengthcharacteristics(calledtheopticalgaincurve)ofthelasingmedium.(b)AllowedmodesandtheirwavelengthsduetostationaryEMwaveswithintheopticalcavity.(c)Theoutputspectrum(relativeintensityvs.wavelength)isdeterminedbysatisfying(a)and(b)simultaneously,assumngnocavitylosses.(c)RelativeintensitydlmOpticalGainlAllowedOscillations(CavityModes)dlm(b)

LStationaryEMoscillationsMirrorMirrorllDopplerbroadeningm(l/2)

=L(a)lo从多纵模到单纵模（腔的频率选择）：单纵模LD的Δλ可<0.1nm，可用于长距离、大容量的系统。高功率辐射（>=10mw）输出发散角小（//=0~30

，=30~50

）与单模光纤耦合效率高（30~50%）辐射光谱线窄（0.1~1.0nm）载流子复合寿命短可高速直接调制（>20GHz）用于高速长距离光纤通信系统LD特点:激光二极管发光二极管1．光功率较大，100mW——101

mw光功率较小，仅1mw——2mW2．带宽大、调制速率高，102MHz——101

GHz带宽小、调制速率低，101——102MHz。3．光束方向性强，发散度小。方向性差，发散度大。4．与光纤的耦合效率高，可达80％以上。与光纤的耦合效率低，仅百分之几。5．光谱较窄。光谱较宽。6．制造工艺难度大，成本高。制造工艺难度小，成本低。7．在要求光功率较稳定时，需要APC和ATC。可在较宽的温度范围内正常工作。8．输出特性曲线的线性度较好。在大电流下易饱和。9．有模式噪声。无模式噪声。10．可靠性一般。可靠性较好。11．工作寿命短。工作寿命长。直接调制、内调制:调制速率低；间接调制、外调制：调制速率高，e.g.铌酸锂调制器。模拟调制：强度调制(IM)，振幅调制(AM)，等。数字调制：幅移键控(Amplitude-shiftedkeying-ASK)

频移键控(Frequency-shiftedkeying-FSK)

相移键控(Phase-shiftedkeying-PSK)5.4光发射机5.4.1光调制原理－－实现电信号到光信号的转换－光调制1.光调制方式2.光发射机的光调制技术

(i).光源调制方式

直接调制

间接调制

直接调制：仅适用于半导体光源(LD和LED)。这种方法是把要传送的信息转变为电流信号注入LD或LED，从而获得相应的光信号，所以采用电源调制方法。直接调制后的光波电场振幅的平方与调制信号成一定比例关系，是一种光强度调制(IM)的方法。

根据调制与光源的关系直接调制数字光发射机间接调制（了解）：利用晶体的电光效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对激光幅射的调制，既适应于半导体激光器，也适应于其它类型的激光器。一般外调制，即在激光形成以后加载调制信号。其具体方法：在激光器谐振腔外的光路上放置调制器，在调制器上加调制电压，使调制器的某些物理特性发生相应的变化，当激光通过它时，得到调制。对某些类型的激光器，间接调制也可以采用内调制的方法，即在激光器的谐振腔内放置调制元件，用调制信号控制调制元件的物理性质，将改变谐振腔的参数，从而改变激光输出特性以实现其调制。间接调制数字光发射机光源的间接调制方法(ii).光源直接调制原理

直接调制：简单、经济、容易实现，是光纤通信中最常采用的调制方式，但只适用于半导体激光器和发光二极管，这是因为发光二极管和半导体激光器的输出光功率基本上与注入电流成正比(对LD指阈值以上线性部分)，而且电流的变化转换为光频调制也呈线性，所以可以通过改变注入电流来实现光强度调制。

从调制信号的形式来说，光调制又可分为模拟信号调制和数字信号调制。模拟信号调制是直接用连续的模拟信号(如话音、电视等信号)对光源进行调制，连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，适当地选择直流偏置电流的大小，可以减小光信号的非线性失真。3.调制特性I0IPIPLED数字调制LED模拟调制LED：输出功率与驱动电路的调制信号频率f的关系为（了解）：P(0)：调制信号频率为零时LED的输出的光功率；τe：有源区少数载流子的寿命。I0IP响应速率与带宽：调制特性受响应速率限制，即受载流子自发复合寿命限制。光调制带宽：50~140MHz电调制带宽（了解）：有源区少数载流子寿命：LED的调制带宽约为100MHz以下，一般用于低速光纤通信系统LAN中。正在开发的有100Mbit/s～Gbit/s的高速LED。IPI0ImLD数字直接调制LD（了解）：输出功率与调制信号频率f的关系为：P(0)为频率是零时LD输出的光功率，fτ为LD的类共振频率，ξ是LD的阻尼因子。fτ可以很大，f－3dB只要略小于fτ就不会发生显著的调制畸变，所以LD具有非常大的带宽（几百MHz～几十GHz），适于高速光通信系统。PPII