第三章通信用光器件
第三章光纤通信器件
输出 调制光 信息电信号 激光器
信息 电信号
连续
激光器 光信号
外调 制器
输出 调制光
信息电信号 0 1 0 1 0 输出调制光波
（a）直接调制
L D 输出连续光 信息电信号 0 1 0 1 0
输出调制光波 （b）外调制
直接调制是用电信号直接调制激光器的驱动电流，使输出 光随电信号变化而实现的。
光调制器是通过电压或电场的变化最终调控输 出光的折射率、吸收率、振幅或相位的器件。
F-P滤波器的传输特性
(a) 传输函数
(b) N 个信道 经波分复用后 加到滤波器 输入端的频谱图
(c) 滤波器输出频谱图
T(f )
传 1.0 输 函 0.5 数
P
in
f
输
入
功
f ch
率
f f
i1
f2
Pout f
输 出 功 率
P1 P2
FSR= f L
f
3
fs
P3
f1
f
2
f
3
f F-P
光频
输出 光纤1
出射光
光纤
微反射镜
镜面 旋转轴
输出 光纤2
控制 信号
硅衬底PLC
MEMS光开关优缺点
具有机械光开关和波导光开关的优点，却克服了 它们所固有的缺点；
采用了机械光开关的原理，但又能象波导开关那 样，集成在单片硅基上；
基于围绕微机械中枢转动的自由移动镜面。 主要开发商有美国Lucent、德克萨斯仪表公司和
光栅型解复用器
（a)普通透镜反射光栅
（b)渐变折射率透镜反射光栅
AWG型
星形耦合器
1
光纤通信(第二版)课件PPT(刘增基著)
第1章 概 论
为了克服气候对激光通信的影响，人们自然想到把激光束 限制在特定的空间内传输, 因而提出了透镜波导和反射镜波导的 光波传输系统。透镜波导是在金属管内每隔一定距离安装一个 透镜，每个透镜把经传输的光束会聚到下一个透镜而实现的。 反射镜波导和透镜波导相似，是用与光束传输方向成45°角的 两个平行反射镜代替透镜而构成的。这两种波导，从理论上讲 是可行的，但在实际应用中遇到了不可克服的困难。首先，现 场施工中校准和安装十分复杂；其次，为了防止地面活动对波
由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质，对光通信的 研究曾一度走入了低谷。
第1章 概 论
1.1.2 现代光纤通信 1966 年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆
(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用 光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了 现代光通信——光纤通信的基础。当时石英纤维的损耗高达 1000 dB/km以上，高锟等人指出：这样大的损耗不是石英纤维 本身固有的特性，而是由于材料中的杂质，例如过渡金属(Fe、 Cu等)离子的吸收产生的。材料本身固有的损耗基本上由瑞利 (Rayleigh)散射决定，它随波长的四次方而下降，其损耗很小。 因此有可能通过原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用的 低损耗光纤。如果把材料中金属离子含量的比重降低到10－6以 下，就可以使光纤损耗减小到10 dB/km。再通过改进制造工艺 的热处理提高材料的均匀性，可以进一步把损耗减小到几 dB/km。这个思想和预测受到世界各国极大的重视。
十一五 普通高等教育“十一五”国家级规划教材
光 纤 通 信(第二版)
刘增基 周洋溢 胡辽林 编著
任光亮 周绮丽
西 安 电 子西科 技 大 学 出 版 社
章通信用光器件EDFA
② 处于高能级E2 上的电子是不稳定的，即使没有外界的作用， 也会自发地跃迁到低能级E1 上与空穴复合，释放的能量转换为光
子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射——发光二极管。
③ 在高能级E2上的电子，受到能量为hf12的外来光子激发时， 使电子被迫跃迁到低能级E1 上与空穴复合，同时释放出一个与激
1．激光器的物理基础
（1）光子的概念
光量子学说认为，光是由能量为hf 的光量子组成的，其中 h=6.628×10−34 J·s（焦耳·秒），称为普朗克常数，f 是光
波频率，人们将这些光量子称为光子。 当光与物质相互作用时，光子的能量作为一个整体被吸收或
发射。
11.12.2020
（教材第可5编3页辑p）pt
11.12.2020
（教材第可5编4页辑p）pt
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3.1.1 激光器的工作原理 光纤通信
2．激光器的工作原理
激光器包括以下3个部分： • 必须有产生激光的工作物质（激活物质）； • 必须有能够使工作物质处于粒子数反转分布状态的激励源 （泵浦源）； • 必须有能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。 （1）产生激光的工作物质 即处于粒子数反转分布状态的工作物质，称为激活物质或增益 物质，它是产生激光的必要条件。
如设低能级上的粒子密度为N1，高能级上的粒子密度为N2，在 正常状态下， N1 ＞ N2，总是受激吸收大于受激辐射。即在热平
衡条件下，物质不可能有光的放大作用。 要想物质产生光的放大，就必须使受激辐射大于受激吸收，即
使N2 ＞ N1 （高能级上的电子数多于低能级上的电子数），这种
粒子数的反常态分布称为粒子（电子）数反转分布。 粒子数反转分布状态是使物质产生光放大而发光的首要条件。
光纤通信技术与实践课程标准
《光纤通信技术与实践》课程标准一、课程信息课程名称：光纤通信技术与实践课程代码：学时/学分：适用专业：通信专业先修课：现代通信原理，计算机基础后续课：开课学院或教研室：通信教研室执笔：审核：（教研室主任签字）日期：审定：（学院院长签字）日期：二、课程性质与作用本课程为通信专业的一门重要的专业课。
其基本任务是通过课程的学习，让学生掌握光纤的传输理论；光缆结构与特点；无源光器件的原理与性能；光源和光检测器的工作原理与特性；光纤放大器的工作原理与结构；光纤通信系统的组成与性能指标。
并将介绍代表当今高速大容量光纤通信技术主流的波分复用光纤通信技术，以与代表未来光纤通信技术发展方向的全光光纤通信技术。
使学生对光纤通信这一在当今信息领域内高速发展并起着关键作用的技术有一较好的了解。
为进一步深造或走向社会打下一个良好的基础。
三、本课程与其它课程关系在通信课程体系中，本课程是一个培养专业技能的课程，其相关课程如下表所示：四、课程教育教学目标1.知识目标（1）掌握光纤通信系统构成与特点；（2）熟悉光纤分类与指标；（3）掌握光发射机的组成与对光源的要求；（4）熟悉光电检测器的要求。
（5）掌握光纤通信关键器件的原理与技术要求。
（6）了解光纤通信中的新技术：光波分复用、光时分复用、光放大器与全光系统（7）熟悉光波分复用、光时分复用、光放大器与全光系统。
2.能力目标（1）培养学生实际动手能力；（2）培养学生在学习过程中解决困难的能力；（3）培养学生在学习过程中的兴趣，提高工作、学习的主动性；（4）培养学生理论联系实际的工作和学习方法。
3．素质目标（1）具备良好的工作态度、责任心。
（2）具有较强的团队意识和协作能力。
（3）具有较强的学习能力、吃苦耐劳精神。
（4）具有较强的语言表达能力和协调人际关系能力。
（5）具有认识自身发展重要性以与确立自身继续发展目标的能力。
五、课程教学内容和建议学时一：光纤通信概论（4学时）1、教学内容（1）光纤通信的发展史与现状（2）光纤通信的系统组成（3）光纤通信的特点2、教学要求（1）掌握光纤通信的定义与系统组成。
光纤通信复习
新型的G.
光纤损耗的计算: Loss= P i / P o 谱线宽 20-50nm
调制是用数字或模拟信号改变载波的幅度、频率或相位的过程。
P i — 为输入功率 即：L(km)= （Pout-Prec-Ac-Pm）/Af
发散角大，与光纤的耦合效率低 （5-10%）
P o —为输出功率
常以分贝dB来表示 Ltot 所有损耗
DWDM技术 DWDM当前水平：
目前1.6Tbit/s WDM系统已经大量商用。
100km 10.9Tbit/s（273x40Gbit/s） 50GHz S、C和L波段
100km 10.2Tbit/s（256x40Gbit/s）交替75和 50GHz ，C和L波段
CWDM技术 技术参数：
波长组合：三种，即4、8和16个 波长通路间隔：20nm 允许波长漂移±6.5nm
LD特点 ： 受激辐射、相干光、谱线窄、功率高 发光面小、发散较小，与光纤耦合效率高 寿命和可靠性比LED稍低
Table - Comparison of LEDs and Lasers
Characteristic
LEDs
Lasers
Output Power
Pr=10 μW=10log(10μ W/1mW)
<0.1
光检测器和光接收机
PIN光电二极管是在掺杂浓度很高的P型、N型半导 体之间，加一层轻掺杂的N型材料，称为I（本征 层）。由于是轻掺杂，电子浓度很低，经扩散后形 成一个很宽的耗尽层。这样可以提高其响应速度和 转换效率。
PIN光电二极管的优点
提高了响应速度
提高了长波的量子效率
噪声小
APD光电二极管 雪崩光电二极管，又称APD（Avalanche
光电器件在光通信中的应用
光电器件在光通信中的应用一、引言光通信作为一种快速、高效、节能和安全的通讯技术，在现代社会中已经得到了广泛的应用。
而光电器件作为光通信的关键组成部分，为光通信的发展作出了巨大的贡献。
本文将重点介绍光电器件在光通信中的应用。
二、光电器件的基本原理光电器件是将光信号转换成电信号或将电信号转换为光信号的器件，是光通信的关键组成部分。
主要包括发光二极管、激光器、光电探测器、光电二极管等。
激光器是一种可以将低能量的电信号转换为高能量的光信号的器件，其基本原理是通过注入电流来激发激光放大效应，产生高能量的光信号。
发光二极管（LED）同样是将电信号转换为光信号的器件。
其原理是通过PN结发生注入注出，放射能量转换为光信号。
LED具有低功耗、长寿命等优点，在室内局域网和多媒体通信中有着重要的应用。
光电二极管同样是将光信号转换为电信号的器件。
当光线照射到光电二极管上时，被吸收的光子会把电子激发出来，形成电信号，从而实现光电转换。
光电探测器主要是将光信号转换成电信号进行数据传输。
现代通讯网络中，大多数采用光电探测器作为前端光电转换器，将光信号转换成电信号，再通过数字电路进行处理和传输。
三、光电器件在光通信中的应用1、传输光通信最基本的应用就是数据传输。
光电器件具有高速、高精度和低噪声的特点，能够在光通信系统中扮演重要的角色。
其中，激光器、LED和光电探测器是传输过程中最基本的器件。
激光器是实现光纤通信的核心元器件之一。
现在的光纤通信系统中，都是采用半导体激光器来产生光信号，其可靠性和功耗都得到了较好的保障。
同时，激光器较宽的谱带宽可以传输更多的数据，实现更高的数据传输速率。
在光通信系统中，LED也被广泛采用。
LED价格较低，容易被制造和使用，可以用于室内或短距离的光通信，但容易受到周围光环境的影响，因此在近距离通信和低速通信中应用较多。
光电探测器也是光通信中不可或缺的器件。
现代通讯网络中，大多数采用光电探测器作为前端光电转换器，将光信号转换成电信号，再通过数字电路进行处理和传输。
《光纤通信》的复习要点
《光纤通信》的复习要点《光纤通信》课程复习要点和重点浙江传媒学院陈柏年（2014年6⽉）第⼀章概述1、光纤通信：以光波作为信号载体，以光纤作为传输媒介的通信⽅式。
2、光纤通信发展历程：（1）光纤模式：从多模发展到单模；（2）⼯作波长：从短波长到长波长；（3）传输速率：从低速到⾼速；（4）光纤价格：不断下降；（5）应⽤范围：不断扩⼤。
3、光纤通信系统基本组成：（1）光纤，（2）光发送器，（3）光接收器，（4）光中继器，（5）适当的接⼝设备。
第⼆章光纤光缆⼀、光纤（Fibel）1、光纤三层结构：（1）纤芯（core），（2）包层（coating），（3）涂覆层（jacket）。
2、各类光纤的缩写和概念：SIF（突变型折射率光纤），GIF（渐变折射率光纤）；DFF（⾊散平坦光纤）、DSF（⾊散移位光纤）；MMF（多模光纤），SMF（单模光纤）；松套光纤，紧套光纤。
⼆、光的两种传输理论（⼀）光的射线传输理论1、光纤的⼏何导光原理：光纤是利⽤光的全反射特性导光；纤芯折射率必须⼤于包层折射率，但相差不⼤。
2、突变型折射率多模光纤主要参数：★（1）光纤的临界⾓θc：只有在半锥⾓为θ≤θc的圆锥内的光束才能在光纤中传播。
★（2）数值孔径NA：⼊射媒质折射率与最⼤⼊射⾓（临界⾓）的正弦值之积。
与纤芯与包层直径⽆关，只与两者的相对折射率差有关。
它表⽰光纤接收和传输光的能⼒。
（3）光纤的时延差Δτ：时延差⼤，则造成脉冲展宽和信号畸变，影响光纤的容量，模间⾊散增⼤。
3、渐变型折射率多模光纤主要参数：（1）⾃聚焦效应：如果折射率分布恰当，有可能使不同⾓度⼊射的全部光线以同样的轴向速度在光纤中传输，同时达到光纤轴上的某点，即所有光线都有相同的空间周期。
（2）光纤的时延差Δτ：⽐突变型光纤要⼩，减⼩脉冲展宽，增加传输带宽。
（⼆）光纤波动传输理论★1、光纤模式：⼀个满⾜电磁场⽅程和边界条件的电磁场结构。
表⽰光纤中电磁场（传导模）沿光纤横截⾯的场形分布和沿光纤纵向的传播速度。
光纤通信用光器件介绍
光纤通信用光器件介绍光纤通信是利用光纤传输光信号进行通信的技术，其核心是通过光器件来发射、接收和调制光信号。
光器件是光纤通信系统中非常重要的组成部分，能够直接影响到通信系统的性能和稳定性。
在这篇文章中，我将介绍几种常见的光器件，并介绍它们的工作原理和应用。
第一种光器件是光纤激光器。
光纤激光器是一种能够发射强聚焦、单一波长、狭谱宽的光信号的器件。
它的工作原理是通过激光材料受到光电势驱动而产生的受激辐射来产生光信号。
光纤激光器具有很高的光输出功率和较窄的光谱特性，使其在长距离传输和高速通信中具有很大的优势。
第二种光器件是光纤调制器。
光纤调制器是一种能够改变光信号的特征以传输信息的器件。
它的工作原理是通过改变光的相位、幅度或频率，来调制光信号传递的信息。
光纤调制器在光纤通信中广泛应用于多种信号调制技术，如振幅调制、频率调制和相移键控等。
第三种光器件是光纤增益器。
光纤增益器是一种能够增强光信号的器件。
它通过将光信号输入到光纤中，通过光放大的原理来增强信号的强度。
光纤增益器在光纤通信系统中被广泛应用于信号放大和信号传输的中继，使得信号能够在长距离的传输中保持高强度和低损耗。
第四种光器件是光纤光栅。
光纤光栅是一种能够选择性反射或散射特定波长的光信号的器件。
它的工作原理是通过将光纤中的折射率周期性改变，产生布拉格衍射，从而实现对特定波长的光信号选择性反射或散射。
光纤光栅在光纤通信中被广泛应用于波长选择多路复用和分光分集等技术中。
第五种光器件是光纤检测器。
光纤检测器是一种能够接收光信号并转换为电信号的器件。
它的工作原理是通过光电效应将光信号转化为电信号。
光纤检测器在光纤通信系统中被广泛应用于光信号的接收和调制等过程中。
除了上述介绍的几种光器件外，还有许多其他类型的光器件，在光纤通信系统中起到了各种不同的作用。
例如，光纤散射器用于分配光信号，光纤滤波器用于调制光信号波长，光纤耦合器用于将多个光纤连接在一起等等。
这些光器件为光纤通信提供了更多的灵活性和多样性，使得通信系统能够更好地适应不同的需求和环境。
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温度特性
对于线性良好的激光器，输出光功率特性 如下式和下图所示。 激光器输出光功率随温 度而变化有两个原因： 一是激光器的阈值电
流率ηd减Iηdth随小随，温温输度度出升升光高高功而而率减增明小大显。，下温二降度是，升外达高微到时分一，量定I子th温增效度大，
当以直流电流驱动激光器时，阈值电流随 温度的变化更加严重。当对激光器进行脉冲调 制时，阈值电流随温度呈指数变化，在一定温 度范围内，可以表示为
结构，可调谐光纤激光器的调谐通常使用可调
谐滤波器来实现。可调谐激光器不仅可以用作 DWDM系统的光源，还可以用作分组交换器 件、接入波长路由器等，在光通信中具有非常
大的应用潜力，最终将会代替目前通信市场上 占主流地位的固定波长激光器。
• 可调谐DFB激光器一般是通过温度来实现波长 调谐，但随着调谐温度的上升，会使激光器的 有效输出功率下降，所以单个DFB激光器的调 谐范围受到限制，大约5nm左右，这远不能满 足光通信中对波长调谐范围的要求。为了扩大 DFB激光器的调谐范围，组合多个DFB激光器 形成DFB阵列是一种有效的方法。北电网络等 人报导了他们将三个DFB串联而成的可覆盖 34个ITU标准信道（50GHz信道间隔）的可 调谐激光器模块。美国Santur公司等人也研 制出了由12个DFB并联形成的DFB阵列。
I
th＝I0
T exp(
T0
• 常规的激光器都是禁带宽度决定波长，因此要 用不同的材料来获得不同的波长。
量子阱激光器QW
• 半导体激光器的结构可以分为同质结和 异质结。同质结只有一个简单的PN结， P区和N区都采用同一种半导体材料。异 质结由不同材料，例如GaAs和GaALAs 构成的PN结－－异质结。
• 量子阱激光器采用双异质结结构。有源层的 厚度在0.1~0.2微米左右，当有源层的厚度小 到某一数值时，就会出现所谓的量子阱效应， 即有源层与两边相邻的能带不连续，在有源层 的异质结上出现导带和价带的突变，这样窄带 隙的有源区为导带中的电子和价带中的空穴创 造了一个势能阱，将载流子限制在很薄的有源 区内，使有源区内的粒子数反转浓度非常高， 这是受激辐射发光的必要条件。
即平行于PN结平面的宽度w和垂直于结平面的 厚度t所决定，并称为激光器的横模。由图可 以看出，平行于结平面的谐振腔宽度w由宽变
窄，场图呈现出由多横模变为单横模；垂直于
结平面的谐振腔厚度t很薄，这个方向的场图
总是单横模。
GaAlAs-DH条形激光器的近场和远场图样
下图为典型半导体激光器的远场辐射特性，图中θ‖和θ⊥ 反射点，当光照射在反射点上将产生周期性的 反射。
• 激光器的输出波长：＝2nA/m，其中A为两 反射点间的距离。
三电极DBR-LD结构示意图
单片分布反馈激光器DFB
• 用布喇格反射原理制成的另一种激光器是DFB • DFB激光器和DBR激光器结构不同，DFB的光栅和有
• 腔体积减小使得其自发辐射因子较普通端面发射激光 器高几个数量级，这导致许多物理特性大为改善，
• 可以在片测试，极大降低了开发成本 • 出光方向垂直衬底，可实现高密度二维面阵的集成， • 最吸引人的是它的制造工艺与发光二级管LED兼容，
大规模制造的成本很低。
VCSEL的研究水平及应用
• 650～670nm波段 • 这个波段的VCSEL可应用在基于塑料光纤的数据通信
阱有源区，氧化
层有助于形成良
好的电流及光场
限制结构，电流 由P、N电极注 入，光由箭头方 向发出。
VCSEL的特点
• VCSEL与传统边发射激光器不同的结构带来了许多优 势：
• 小的发射角和圆形对成的远、近场分布使其与光纤的 耦合效率大大提高，现已证实其与多模光纤的耦合效 率竟能大于90％，
• VCSEL的光腔长度极短，导致其纵模间距拉大，可在 较宽的温度范围内实现单纵模工作，动态调制频率高，
成本低、易于集成和批量生产，因此是 一种比较有前途的通信用可调谐光源。
• 可调谐外腔半导体激光器ECDL是一种新型可 调谐光源，由于它大功率输出时可以具有超宽 带的可调谐范围（超过100nm），因而成为新 一代光源的研究热点。ECDL通常由外部镜面 或光栅与半导体激光二极管构成谐振腔，有单
边结构和双边结构之分，外部镜面或光栅的调 节目前一般结合使用MEMS技术，因此具有较 好的调谐精度和波长调谐速度。
PPthdehf(IIth)
• 式中，P和I分别为激光器的输出光功率 和 hf驱和动e分电别流为，光Pt子h和能I量th分和别电为子相电应荷的。阈激值光， 器的光功率特性通常用P-I曲线表示，图
3.10是典型激光器的光功率特性曲线。
当 当 率II随<>II驱tthh动时时电激，流光 发的器 出增发 的加出 是而的 受增是 激加自辐。发射辐光射，光光；功
半导体激光器的主要特性
发射波长和光谱特性
波长特性
• 半导体激光器的发射波长取决于导带的电子跃 迁到价带时所释放的能量，这个能量近似等于
禁带宽度Eg（eV），我们可以得出
•
=1.24/Eg
• 不同半导体材料有不同的禁带宽度Eg，因而有 不同的发射波长。
光谱特性
• 在直流驱动下，发射光波长有一定的分布，谱 线具有明显的模式结构。这种结构的产生是因 为导带和价带都是由许多连续能级组成的有一 定宽度的能带，两个能带中不同能级之间电子 的跃迁会产生连续波长的光辐射。其中只有符 合激光振荡相位条件的波长存在。这些波长取 决于激光器纵向长度L，称之为激光器的纵模。
VCSEL的结构
• 典型的VCSEL由高反射率分布式布拉格 反射镜面、有源层和金属接触层组成。 量子阱有源层夹在n－DBR和p－DBR之 间。DBR反射镜由光学厚度为/4的高 折射率层和低折射率层交替生长而成。
VCSEL的典型示意图
• 其上下分别为分 布布拉格反射 (DBR)介质反射 镜，中间为量子
• 用这种原理做成的激光器就叫做量子阱激光器 或量子限制激光器。这种激光器还可以细分单 量子阱激光器、多量子阱激光器、量子线激光 器和量子点激光器。
量子阱激光器小结：
• 三明治的结构 • 波长由有源区厚度决定，而不是材料 • 输出功率比较高 • 寿命长，可靠性好
VCSEL 垂直腔面发射激光器
• 1979年提出VCSEL思想至今，研究单位和科学家们已 经从材料、结构、器件性能和波长范围方面做了长期 深入的研究。特别是近年来，由于人们对超长距离、 超高速、超大容量的光纤网络和高性能、低成本的光 互连网络不断提出更高要求，从而极大推动了VCSEL 的发展。虽然目前通信市场萎缩，但据美国 ElectroniCast公司最近预测，全球用于光通信的 VCSEL激光收发机的需求量在未来5年内仍将以每年 35％的速率递增，到2006年将达到20亿美元。
别为平行于结平面和垂直于结平面的辐射角，整个光束的横 截面呈椭圆形。
(a) 光强的角分布；(b) 辐射光束
转换效率和输出光功率特性
• 外微分量子效率ηd • 激光器的电/光转换效率用外微分量子效率ηd
表示，其定义是在阈值电流以上，每对复合 载流子产生的光子数
d
(PPth)/hfΔP e (IIth)/e ΔI hf
GaAlAs-DH (a) 直流驱动; (b) 300 Mb/s数字调制
• 随着驱动电流的增加，纵模模数逐渐减少，谱 线宽度变窄。这种变化是由于谐振腔对光波频
率和方向的选择，使边模消失，主模增益增加
而产生的。当驱动电流足够大时，多纵模变为
单纵模，这种激光器成为静态单纵模激光器。 图 (b)是300 Mb/s数字调制的光谱特性，由 图可见，随着调制电流增大，纵模模数增多， 光谱宽度变宽。用F-P谐振腔可以得到的是直 流驱动的静态单纵模激光器，要得
(a) 短波长GaAlAs-GaAs; (b) 长波长InGaAsP-InP
频率特性
在直接光强调制下，激光器输出
光功率P和调制信号频率f的关系为
P(f)
P(0)
[1(f/fr)2]242(f/fr)2
fr
1 2π
1 ( I0 I 1)
sp hp IthI
• 式I益th中 电和， 流I0f，分r和高别ξ掺为分杂阈别浓值称度电为的流弛L和张D偏，频置I率′=电和0，流阻低；尼掺I因′是杂子零浓，增度 的子L寿D命，，I′=τp(h0.7～0.8)Ith；τsp为有源区内的电
系统中 • 850nmVCSEL • 技术已经相当成熟，批量生产成本较低，由于其优异
的性能，850nm的VCSEL已经主宰了单通道短距离光 学互连的市场，如IEEE802.3千兆以太网1000BaseSx系列标准中就采用低成本850nmVCSEL作为光源， 用在并行传输多通道发送机模块中的一维VCSEL阵列 也有产品进入市场。 • 1300、1550nm
第三章 通信用光器件
FP Laser
• 可以发射多纵模的激光器 • 最经典的激光器
基本参数： • 主要用在850nm 1310nm • 输出功率有几个毫瓦 • 频谱宽度3~20nm • 模式间距离0.7~2nm • 相干长度1～100mm • 可以高效的耦合进光纤
单片布喇格激光器DBR
• DBR内部用布喇格光栅做反射器来获得谱线更 窄的激光。
• VCSEL发展到今天，从器件性能到覆盖波长， 从实验研究到工业应用，各方面都显示出它作 为新一代半导体光源的潜力，可以说，面发射 激光器是未来实现大规模的并行光处理所必须 的器件。作为单个器件，它本身可在极低阈值 下工作，并有单一波长，圆形的窄输出光束， 可以高速调制，若集成成二维面阵，则可实现 多波长阵列，高功率阵列，并能大量生产，而 且由于利用MEMS技术使层叠集成成为可能， 新的器件可能会不断出现，随着外延生长技术 的不断提高，对材料物理特性研究的不断深入， 以及新材料、新结构的不断应用，VCSEL定会 有辉煌的未来，成为光子信息时代的新型光源。