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文档简介

城市轨道交通专用通信设备维护课程城市轨道交通专业教学资源库通信用光器件3本章内容光源：半导体激光器和发光二极管。光电检测器：PIN和APD光电二极管。无源光器件：光连接器、光衰减器、光耦合器和光开关等。本章重点激光器的工作原理。光源和光电检测器工作原理及其工作特性。无源光器件的功能及主要性能。本章难点发光机理。通信用光器件学习本章目的和要求4了解半导体激光器的物理基础。掌握半导体激光器和发光二极管工作原理及其工作特性。熟悉光源的驱动电路工作原理。掌握光电检测器的工作原理及特性。掌握无源光器件的功能及主要性能。通信用光器件发光二极管5

1．LED的工作原理发光二极管（LED）是非相干光源，是无阈值器件，它的基本工作原理是自发辐射。发光二极管与半导体激光器差别是：发光二极管没有光学谐振腔，不能形成激光。仅限于自发辐射，所发出的是荧光，是非相干光。半导体激光器是受激辐射，发出的是相干光。发光二极管6

2．LED的结构

LED也多采用双异质结芯片，不同的是LED没有解理面，即没有光学谐振腔。由于不是激光振荡，所以没有阈值。

LED分为两大类：一类是面发光型LED，另一类是边发光型LED，其结构示意图如图1所示。图1

常用的两类发光二极管（LED）发光二极管发光二极管的结构:/2008/gqtxjs/article_content.asp?id=5237发光二极管83．LED的工作特性（1）光谱特性

LED谱线宽度∆λ比激光器宽得多。图2是InGaAsPLED的输出光谱。

图2InGaAsPLED的发光光谱

发光二极管9

（2）输出光功率特性两种类型的LED输出光功率特性如图3所示。驱动电流I较小时，P−I曲线的线性较好；当I过大时，由于P-N结发热而产生饱和现象，使P−I曲线的斜率减小。图3

发光二极管（LED）的P−I特性/2008/gqtxjs/article_content.asp?id=516发光二极管10

（3）温度特性由于LED是无阈值器件，因此温度特性较好。（4）耦合效率由于LED发射出的光束的发散角较大，因此与光纤的耦合效率较低。一般只适于短距离传输。（5）调制特性调制频率较低。在一般工作条件下，面发光型LED截止频率为20MHz～30MHz，边发光型LED截止频率为100MHz～150MHz。比较：LED与LD相比，LED输出光功率较小，谱线宽度较宽，调制频率较低。但LED性能稳定，寿命长，使用简单，输出光功率线性范围宽，而且制造工艺简单，价格低廉。半导体光源的应用11

LED通常和多模光纤耦合，用于1.31μm或0.85μm波长的小容量、短距离的光通信系统。

LD通常和单模光纤耦合，用于1.31μm或1.55μm大容量、长距离光通信系统。分布反馈半导体激

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