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光电器件基础讲义

资料介绍
光器件基础讲义光电器件基础讲义
中研传输业务部 汪微 1. 概述 光电器件分为发光器件和光探测器两大类,发光器件是把电信号变成光信号的器件, 在光纤通信中占有重要的地位。性能好、寿命长、使用方便的不源是保证光纤通信可靠工作 的关键。光纤通信对光源的基本要求有如下几个方面:首先,光源发光的峰值波长应在光纤 的低损耗窗口之内,要求材料色散较小。其次,光源输出功率必须足够大,入纤功率一般应 在 10 微瓦到数毫瓦之间。第三,光源庆具有高度可靠性,工作寿命至少在 10 万小时以上才 能满足光纤通信工程的需要。第四,光源的输出光谱不能太宽以利于传高速脉冲。第五,光 源应便于调制,调制速率应能适应系统的要求。第六,电-光转换效率不应太低,否则会导 致器件严重发热和缩短寿命。第七,光源应省电,光源的体积、重量不应太大。 光探测器则是将光信号转换为电信号的光电子器件,作为光通信系统用的光探测器需 要满足以下要求:首先,其响应波长范围要与光纤通信的低衰耗窗口匹配,第二,具有很高 的量子效率和响应度,第三,具有很高的响应速度,第四,具有高度的可靠性。 2. 光电器件原理 2.1 半导体中光的发射和激射原理 2.1-1 半导体价带、导带、带隙与发光 半导体单晶材料的原子是按一定规律紧密排列的。 在各个原子之间保持一定的距离, 是 由于在各原子之间存在着互相作用力的结构, 这些结合力就是共价键。 固体物理学告诉我们, 单晶中各个原子的最外层轨道是互相重叠的, 这样就使分立的能级变成了能带。 与原子的最 多层轨道的价电子相对应的能带叫做价带。 价带上面的能带称为导带。 在温度低至绝对零度 的情况下,晶体中的电子均在价带之中,而导带是完全空着的。如果价带中的电子受热或光 的激发,则受激发的电子就会跃迁到上面的导带中去。这样一来,晶体材料就可以导电了。 把导带底的能量记作EC,把价带顶的能量记作EVO在EC和EV之间
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