光纤通信系统课件光发射机.ppt

【光纤通信系统课件光发射机】主要涵盖了光纤通信中至关重要的光源部分，特别是半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）的工作原理、结构特性及其在光纤通信中的应用。 **3.1 光源** 光源是光发射机的核心组件，负责将电信号转化为光信号。目前在光纤通信系统中最常见的光源是半导体激光二极管和发光二极管，有时还会使用固体激光器。 **3.1.1 半导体激光器工作原理和基本结构** 半导体激光器基于受激辐射原理工作，通过在PN结注入电流，使电子和空穴达到粒子数反转状态，进而产生激光振荡。半导体激光器的基本结构包括有源区、PN结以及光学谐振腔。受激辐射是激光产生的关键，当电子从高能级E2跃迁至低能级E1时，如果受到光子刺激，会释放出与入射光子具有相同波长、相位和方向的光子，形成激光。 **3.1.2 半导体激光器的主要特性** - **发射波长和光谱特性**：半导体激光器的发射波长取决于材料的禁带宽度，可覆盖从红外到紫外的不同范围。 - **激光束的空间分布**：通常为近似高斯分布，具有良好的单模性质。 - **转换效率和输出光功率特性**：效率高，输出功率稳定。 - **频率特性**：频率稳定性好，适合高速数据传输。 - **热特性**：长时间工作可能导致温度升高，需考虑散热设计。 **3.1.3 分布反馈激光器（DFB-LD）** DFB激光器采用分布式反馈机制，其优点在于能够实现更窄的线宽，提高信噪比，适用于相干通信系统和密集波分复用（DWDM）系统。 **3.1.4 发光二极管（LED）** LED的工作原理是电流通过半导体材料时，电子与空穴复合，释放出光子。LED的特性包括： - **工作原理**：电流注入导致电子和空穴复合，产生非定向光发射。 - **工作特性**：输出光功率较低，角度分布较宽，适用于短距离通信。 **3.1.5 半导体光源的一般性能和应用** 半导体光源具有寿命长、成本低等优点，广泛应用于光纤通信的各个领域。例如，LD用于长距离、高速率通信，而LED常用于局域网和接入网通信。 光纤通信中的光源选择取决于具体的应用需求，如传输距离、速率和成本。理解光源的工作原理和特性对于优化光纤通信系统的设计至关重要。