BOB半岛几个基本概念 发光强度： 在正向工作电流驱动下发出的光强。 发光强度：LED在正向工作电流驱动下发出的光强。单位： 在正向工作电流驱动下发出的光强 单位： 坎德拉，简称cd。 坎德拉，简称 。 cd的定义 波长为550nm的单色光源发光时 cd的定义： 波长为 550nm的单色光源发光时 ， 如果它在某 的定义： 的单色光源发光时， 一方向上的发光强度为1/680 W/sr（瓦/球面度） 球面度） 一方向上的发光强度为 （ 球面度 则称此单色光源在该方向上的发光强度为1cd。 时，则称此单色光源在该方向上的发光强度为 。 发光效率： 发光效率 ： 半导体的体内复合产生的光子数同注入的电 空穴对数之比。 子—空穴对数之比。 空穴对数之比 出光效率：发射出体外的光子数同注入电子—空穴对数之比 空穴对数之比。 出光效率：发射出体外的光子数同注入电子 空穴对数之比。
光纤通信对半导体光源的要求 发光二极管（ 发光二极管（LED）结构和工作原理 ） LED的基本特性 的基本特性 超辐射发光二极管（ 超辐射发光二极管（SLD） ）
光纤通信是以光波为载波，以光导纤维（简称光纤） 光纤通信是以光波为载波，以光导纤维（简称光纤）为 传输媒质的一种通信方式。 传输媒质的一种通信方式。 目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区内， 目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区内，即波长 为0.8~1.8µm。 µ 。 短波长波段： 短波长波段：0.85 µm； ； 长波长波段： 长波长波段：1.3 µm和 和 1.55 µm。 。
LED 是 利 用 正 向 偏 置 pn 结 中 电子 与 空 穴 的 辐 射复合发光的，是自发 辐射发光。 辐射发光。 不 需要 较 高 的注 入 电 流产生粒子数反转分布， 也不需要光学谐振腔， 发射的是非相干光。 发射的是非相干光。
pn结电注入发光主要发生在 结的p侧 结电注入发光主要发生在pn结的 侧 结电注入发光主要发生在 结的
成本低、 成本低、驱动电流小 但 输 出 功 率 有 限 （10mW) 辐射光发散较大 短距、 短距、小容量通信
光功率高（ 光功率高（10~50mW） ） 聚光性好 长距、大容量通信。 长距、大容量通信。
（2）损耗低。 ）损耗低。 目前制成的SiO2石英玻璃介质的纯净度极高，光纤的损耗 石英玻璃介质的纯净度极高， 目前制成的 极低。在光波长 λ =1.55µm附近， 损耗低至 附近， 极低 。 在光波长λ µ 附近 损耗低至0.15dB/km， ， 已接近理论值。 已接近理论值。 电缆： 电缆： 5~10dB/km。 。
（3）抗电磁干扰。 ）抗电磁干扰。 光纤是非金属的介质材料，不受电磁干扰。 光纤是非金属的介质材料，不受电磁干扰。 （4）线径细、重量轻，便于运输和铺设。 ）线径细、重量轻，便于运输和铺设。 光纤直径只有0.1mm左右 ， 在长途干线或市内干线上 ， 左右， 在长途干线或市内干线上， 光纤直径只有 左右 空间利用率高，且便于制造多芯光缆。 空间利用率高，且便于制造多芯光缆。
正向压降： 正向压降：当LED管芯 管芯 通过的正向电流为规定 值时，正BOB半岛、负极之间所 产生的电压降。 产生的电压降。
反向电流：当 LED 两 端 加 规 定 反向电压时，流 的电流。 过LED的电流。 的电流
任何光通信系统中，光源是一个关键部件。 任何光通信系统中，光源是一个关键部件。光源必须满 足如下原则： 足如下原则： 光源的激射波长必须在传输光纤的低损耗窗口波段： 光源的激射波长必须在传输光纤的低损耗窗口波段： 0.85µm、1.3µm和1.55µm µ 、 µ 和 µ 光源的发射功率要大； 光源的发射功率要大； 调制特性和响应速度特性要好； 调制特性和响应速度特性要好； 可靠性要高，寿命要长； 可靠性要高，寿命要长； 光源必须轻巧，适应振动、温度、湿度等环境变化； 光源必须轻巧，适应振动、温度、湿度等环境变化； 能批量生产，价格便宜。 能批量生产，价格便宜。
光纤的缺点： 光纤的缺点： 质地脆、机械强度低； 质地脆、机械强度低； 要求比较好的切断BOB半岛、连接技术； 要求比较好的切断、连接技术； 分路、耦合比较麻烦。 分路、耦合比较麻烦。
光纤通信系统主要由光发射机、传输介质（光纤） 光纤通信系统主要由光发射机 、 传输介质 （ 光纤 ） 和光接 收机等组成。 收机等组成。
（5）保密性强。 ）保密性强。 电缆传输：信号容易通过光电磁感应被窃听； 电缆传输：信号容易通过光电磁感应被窃听； 光缆传输：光波不受此类干扰，光波被分光很容易被探测。 光缆传输：光波不受此类干扰，光波被分光很容易被探测。 （6）节省战略物资。 ）节省战略物资。 电缆需要耗费大量的铜、银等金属材料， 电缆需要耗费大量的铜、银等金属材料，铜等金属是重要 的战略物资；而石英光纤是 材料制作的，资源丰富。 的战略物资；而石英光纤是SiO2材料制作的，资源丰富。
（1）传输频带宽，通信容量大。 ）传输频带宽，通信容量大。 信息理论：载波频率越高通信容量越大。 信息理论 ： 载波频率越高通信容量越大。目前使用的 光波频率比微波频率高104~105倍，通信容量约可增加 光波频率比微波频率高 104~105倍。 在波长1.2~1.7µm之间具有 µ 之间具有 之间具有50THz的频带宽度， 相当 的频带宽度， 在波长 的频带宽度 于可同时传输3.4亿话路。 于可同时传输 亿话路。 亿话路
所以为了让光波在有源区内传播，应尽量使 所以为了让光波在有源区内传播，应尽量使n1n2。 同质结的缺点： 同质结的缺点： n1≈n2，所以异质结是很好的选择。 ，所以异质结是很好的选择。
• p区和 区人为形成一层发光区（有源区） 区和n区人为形成一层发光区 有源区） 区和 区人为形成一层发光区（
在通常情况下， 的工作电流为50~100mA，输出 在通常情况下 ， LED的工作电流为 的工作电流为 ， 光功率为几个mW。 光功率为几个 。
p区和 区人为形成一层发光区（有源区） 区和n区人为形成一层发光区 有源区） 区和 区人为形成一层发光区（
电学特性—显示 上电流随电压的变化关系。 电学特性 显示LED上电流随电压的变化关系。 显示 上电流随电压的变化关系 光学特性—显示 的发光强度、 光学特性 显示LED的发光强度、光谱的峰值波长、谱宽， 显示 的发光强度 光谱的峰值波长BOB半岛BOB半岛、谱宽， 可以了解其发光的颜色、模式等特性。 可以了解其发光的颜色、模式等特性。 光电转换特性—表明器件的量子效率 能量转换效率。 表明器件的量子效率、 光电转换特性 表明器件的量子效率、能量转换效率。
—— 评价 评价LED的输出光的发散角的情况，此特性影响到与 的输出光的发散角的情况， 的输出光的发散角的情况 光纤（OF）的耦合效率。 光纤（ ）的耦合效率。 发散角影响 与OF的耦合 的耦合
边发光型 n2 θ n1 n2 光波导 导波： 导波：Waveguiding p p n 如果n θθ 如果 1n2， θ θ临， 则平面波只 在有源区（ 波导） 在有源区 （ 称 波导 ） 上下两个界 面发生全反射， 面发生全反射 ， 而把光波限制在 波导里向前传输，称为导波 导波。 波导里向前传输，称为导波。 能把光场基本上限制在其中或其 表面附近， 表面附近 ， 并沿轴向输送能量的 波导称为光波导 光波导。 波导称为光波导。 光波导： 光波导：Optical Waveguide
• p区和 区人为形成一层发光区（有源区） 区和n区人为形成一层发光区 有源区） 区和 区人为形成一层发光区（
n2 θ n1 n2 光波导 p p n 光波在有源区内传播， 光波在有源区内传播，当θ θ临 时，满足这样条件的光波将在有 源区内传播。 源区内传播。 当θ θ临时，由于折射泄漏到非 有源区， 有源区，即n、p区。 、 区
P-I特性：光输出功率与注入电流的关系曲线 特性： 特性 驱动电流较小时： 驱动电流较小时 ： P-I 曲线的线性较好； 曲线的线性较好； 电流过大时：由于 电流过大时：由于P-N 结发热产生饱和现象， 结发热产生饱和现象 ， 使 P-I曲线的斜率减小 。 曲线的斜率减小。 曲线的斜率减小
半导体光源的优点： 半导体光源的优点： 发光光谱范围能与光纤的各个低损耗、低色散窗口对应。 窗口对应 发光光谱范围能与光纤的各个低损耗、低色散窗口对应。 范围能与光纤的各个低损耗 不仅具有较高的发射功率而且还与光纤间有较高的耦合效率。 不仅具有较高的发射功率而且还与光纤间有较高的耦合效率 。 调制简单， 在中、 低速调制时， 可进行直接调制， 调制简单 ， 在中 、 低速调制时 ， 可进行直接调制 ， 无须外部 光调制器BOB半岛。 光调制器。 可靠性极高， 的寿命可达10 可靠性极高，LED的寿命可达 6小时以上，激光二极管的寿 的寿命可达 小时以上， 命可10 小时以上。 命可 5小时以上。 体积小， 可与电子线路进行混合集成或单片集成， 体积小 ， 可与电子线路进行混合集成或单片集成 ， 构成光电 子集成的光发射机。 子集成的光发射机。
光发射机是由将带有信息的 光发射机 是由将带有信息的 电信号转换成光信号的转换 电信号转换成光信号的 转换 装置和将光信号送人光纤的 装置 和将光信号送人光纤的 传输装置组成。 传输装置组成。 组成
光发射组件是光发射机的主 光发射组件 是光发射机的主 要部件， 光源（ 要部件 ， 而 光源 （ 包括半导 体光发射二极管和激光二极 管）是核心。 是核心。
由于是自发发射，导带和价带中都包含很多能级， 由于是自发发射 ， 导带和价带中都包含很多能级 ， 复 合发光的光子能量有一个较宽的范围，造成谱线较宽。 合发光的光子能量有一个较宽的范围，造成谱线较宽。
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