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半导体激光器的基本工作原理

发布时间: 2015-06-30 10:41   1864 次浏览
我们可以将光通信系统中的器件分为光有源器件和光无源器件两大类。光有源器件内部有光电转换模块及光能和电能之间的相互转换,比如光电检测器、DFB激光器、FD激光器、蝶形激光器、同轴封装激光器、SLED激光器、DFB高稳定化光源、ASE宽带光源、实验室专用掺铒光纤放大器等;光的无源器件简单的说就是没有能量的转换模块,比如光环形器、光开关、光准直器、光衰减器、光起偏器、光耦合器、光隔离器、光合束器、光分束器、波分复用器WDM、偏振控制器件等。
光源是将电信号转换为光信号的一类光有源器件的总称,也是光纤通信系统中的核心器件。光源性能的好坏直接影响整个光纤通信系统的性能和质量。由四川致远光科技有限责任公司研发和生产的一系列优质光源可以满足日益提高的市场要求,现已经全面推向市场获得了良好的口碑。现在我们主要介绍激光二极管又称激光器(LD)和发光二极管(LED)的工作原理。
一、光子
爱因斯坦的光量子理论认为,光是有由能量为hf的光量子组成,其中h为普朗克常量6。628X10(-34)J。s。f是对应的光波频率,这里所说的光量子就是人们称的光子。
二、能级和能带
半导体晶体的原子核外电子运动的轨迹会因为相邻原子的共有化运动而发生不同程度的重叠。电子不单只属于某个原子,它可以在整个晶体中做无规则运动,此时的能级已经转变成了能带,我们把***外层能级所组成的能带叫做导带,***内层能级所组成的能带叫价带,它们之间的间隔没有电子的存在,这个区间称为禁带。
三、光和物质之间的三种作用
光和物质的相互作用可以了解为光和组成物质的原子之间的相互作用,可以分为受激吸收、自发辐射、受激辐射三种过程。
在物质在正常的状态下,电子通常处于低能级E1状态,在入射光的光子作用下,处于低能级下的电子吸收光子的能量后跃迁到高能级E2,电子在跃迁过程中会形成产生光电流,这个过程称为收激吸收。这就是光电检测器的工作原理。
处于高能E2级下的电子是不稳定的,在不收外界的干涉下,处于高能级的电子也会自发的跃迁到低能级E1上,并以光子的形式释放出多余的能量,这种跃迁叫做自发辐射。这也是发光二级管的工作原理。
在高能级上的电子,如果收到外来光子的作用,被迫跃迁到低能级E1上,同时会释放出与入射光相同频率、相同相位、相同方向的光子,我们称为全同光子。这个过程称为受激辐射。这就是激光器的工作原理。


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