桂工-光纤通信CH2-光源和光发射机ppt课件.pptx

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1、CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。光纤通信光纤通信B授课老师：覃国车授课老师：覃国车Email：2015年秋年秋CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。教教材材：顾畹仪，光纤通信（第2版），人民邮电出版社，2011。参考书参考书：1.Joseph C.Palais，光纤通信（第5版），电子工业出版社，2015。2.王辉 等，

2、光纤通信(第3版)电子工业出版社，2014。3.马丽华 等，光纤通信系统北京邮电大学出版社，2009。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。第第2章章 光源和光发射机光源和光发射机1.半导体激光器半导体激光器2.半导体发光二极管半导体发光二极管3.光源的直接调制光源的直接调制4.光源的间接调制光源的间接调制CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准

3、执行，并增补指标。光纤通信对光源的要求光纤通信对光源的要求1.波波长长：位位于于光光纤纤的的低低损损耗耗窗窗口口，能能产产生生不不同波长的光束。同波长的光束。2.辐辐射射性性能能：光光功功率率足足够够高高，单单色色性性、方方向向性好性好,且稳定。且稳定。3.调制调制：易于调制，相应速度快。：易于调制，相应速度快。4.强度噪声小强度噪声小5.电光转换效率高，驱动功率低，寿命长电光转换效率高，驱动功率低，寿命长CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基

4、础知识一、激光原理的基础知识(一一)原子的能级原子的能级电电子子绕绕核核运运动动的的能能量量是是不不连连续续的的、分分立立的量子态。的量子态。电电子子轨轨道道量量子子化化条条件件：2r*mv=nh,n=1,2,当当电电子子在在每每一一个个这这样样的的轨轨道道上上运运动动时时，原原子子具具有有确确定定的的能能量量，称称为为原原子子的的一个能级。一个能级。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(一一)原子的能级原子的能级

5、基态激发态CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(二二)晶体的能带晶体的能带当当大大量量原原子子结合合成成晶晶体体后后，原原来来围绕一一个个原原子子运运动的的电子子，现在在可可能能转移移到到邻近近原原子子的的同同一一轨道道上上去去，晶晶体体中中的的电子子不不再再属属于于个个别原原子子所所有有，它它们一一方方面面围绕每个每个原子运原子运动，同同时又要在原子之又要在原子之间做做共有化运共有化运动。CH 2本标准适用于已投

6、入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(二二)晶体的能带晶体的能带晶晶体体的的能能谱谱在在原原子子能能级级的的基基础础上上按按共共有有化化运运动动的的不不同同而而分分裂裂成成若若干干组组。每每组组中中能能级级彼彼此此靠靠得得很很近，组成有一定宽度的带近，组成有一定宽度的带，成为能带。，成为能带。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参

7、照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(二二)晶体的能带晶体的能带CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(三三)能级的光跃迁能级的光跃迁处于于高高能能态(导带)的的电子子是是不不稳定定的的，它它们会会向向低低能能态(价价带)跃迁迁，而而将将能能量量以以光光子子的的形形式式释放放出出来，来，发射光子的能量射光子的能量hv等于等于导带和价和价带的能量差。的能量差。处于于低低能能态的的电子子

8、如如果果受受到到外外来来光光的的照照射射，当当光光子子的的能能量量hv等等于于或或大大于于禁禁带能能量量时，光光子子将将被被吸吸收收而而使使电子子跃迁至高能迁至高能态。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(三三)能级的光跃迁能级的光跃迁自发辐射自发辐射CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增

9、补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(三三)能级的光跃迁能级的光跃迁受激辐射受激辐射CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(三三)能级的光跃迁能级的光跃迁受激吸收受激吸收CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(四四)PN)P

10、N结结为什么采用半导体作为光源？为什么采用半导体作为光源？半导体禁带宽度：半导体禁带宽度：1eV=1.602176565(35)*10-19 J普朗克常数普朗克常数:h=6.62606896(33)*10-34J/sv的数量级为的数量级为1015，位于光纤通信频段，位于光纤通信频段CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(四四)PN)PN结结禁带宽度费米尔能级：反映电子在各能级中分布情况的参量。自由电子能级价电子能级C

11、H 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(四四)PN)PN结结N型型半半导导体体中中主主要要由由电电子子导导电电，当当重重掺掺杂杂时时费费米米尔尔能能级级Ef会会进进入入导导带带，称称为为兼兼并并型型N型半导体。型半导体。Ef变大大，EfEv的的可可能能性性越越大大，Ev中中被被电子子占占据据的的可能性越大。可能性越大。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计

12、和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(四四)PN)PN结结P型型半半导导体体中中主主要要由由空空穴穴导导电电，当当重重掺掺杂杂时时费费米米尔尔能能级级Ef会会进进入入价价带带，称称为为兼兼并并型型P型半导体。型半导体。Ef变小小，EfEe的的可可能能性性越越大大，Ee中中被被空空穴穴占占据据的的可能性越大。可能性越大。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、

13、激光原理的基础知识(四四)PN)PN结结CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。N区区P区区PNPN结加上正向电压结加上正向电压一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(四四)PN)PN结结价带价带导带导带导带主要由电子占据，价带主导带主要由电子占据，价带主要由空穴占据要由空穴占据粒子数反转粒子数反转有源区有源区P区准区准费米米尔能能级N区准区准费米米尔能能级禁带宽度禁带宽度Ege0V Eg，使，使P区空穴区空穴获取取足足够的能量向的能量向N区区扩散，散，N

14、区的区的电子有足子有足够的能量的能量向向P区区扩散散CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(四四)PN)PN结结e0VCH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(四四)制作半导体光源的材料制作半导体光源的材料动量守恒为了保证动量守恒，必须有另外

15、的粒子参与CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。一、激光原理的基础知识一、激光原理的基础知识(四四)制作半导体光源的材料制作半导体光源的材料 材材料料的的禁禁带带宽宽度度决决定定了了激激光光器器自自发发辐辐射射的的波波长长范范围围。因因为为电电子子跃跃迁迁过过程程中中产产生生的的光光子能量等于直接带隙的禁带宽度子能量等于直接带隙的禁带宽度。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余

16、热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(一一)LD)LD的工作原理的工作原理半半导导体体激激光光器器工工作作原原理理是是激激励励方方式式，利利用用半半导导体体物物质质（即即利利用用电电子子）在在能能带带间间跃跃迁迁发发光光，在在光光学学谐谐振振腔腔的的作作用用下下使使光光振振荡荡、反反馈馈，产产生生光光的的辐辐射射放放大大，输输出出激激光光。因因此此，产产生生激激光光的的三三个

17、个先决物质条件为：先决物质条件为：1.激励源（泵浦源）激励源（泵浦源）:能量的提供者，实现粒子数反转能量的提供者，实现粒子数反转。2.激活物质（增益物质激活物质（增益物质半导体材料）半导体材料）:产生激光的产生激光的物质基础，提供光放大。物质基础，提供光放大。3.光学谐光学谐:振腔提供光反馈。振腔提供光反馈。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(二二)激光激射条件激光激射条件1.要要产产生生足足够够的的粒粒子子数数反反转转分分

18、布布，即即高高能能态态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数；粒子数足够的大于处于低能态的粒子数；2.有有一一个个合合适适的的光光学学谐谐振振腔腔能能够够起起到到反反馈馈作作用，使受激辐射光子增生从而产生激光震荡；用，使受激辐射光子增生从而产生激光震荡；3.要要满满足足一一定定的的阀阀值值条条件件，以以使使光光子子增增益益等等于或大于光子的损耗。于或大于光子的损耗。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机

19、组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(三三)半导体激光器的通用结构半导体激光器的通用结构（1）有源区）有源区 （2）光反馈装置）光反馈装置（3）频率选择元件）频率选择元件（4）光束的方向）光束的方向选择选择元件元件（5）光波导）光波导 CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(三三)半导体激光器的通用结构半导体激光器的通用结

20、构有源区有源区实实现现粒粒子子数数反反转转分分布布，存存在在光光增增益益的的区区域域，又又称称为增益区。为增益区。当注入光子能量满足：当注入光子能量满足：导导带带电电子子跃跃迁迁至至价价带带，并并与与价价带带中中的的空空穴穴复复合合，同时同时发射光子发射光子：CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(三三)半导体激光器的通用结构半导体激光器的通用结构有源区有源区同同质质结结：构构成成PN结结的的P型型半半导导体体和和N型型半半导导

21、体体为同一种材料为同一种材料，仅掺杂类型不同。，仅掺杂类型不同。单单异异质质结结：构构成成PN结结的的P型型半半导导体体和和N型型半半导导体体为为不不同同种种材材料料，可可分分为为同同型型异异质质结结（N-n型型和和P-p型）和异型异质结（型）和异型异质结（N-p型和型和P-n型）。型）。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(三三)半导体激光器的通用结构半导体激光器的通用结构有源区有源区双双异异质质结结：由由带带隙隙能能量量较

22、较高高的的P型型和和N型型半半导导体体材材料料中中间间夹夹一一层层很很薄薄的的带带隙隙能能量量较较低低的的另另一一种种半半导导体体材材料料而而构构成成波波导导。各各半半导导体体的的材材料料不不同同。如如左左图图所所示为示为N-n-P双异质结。双异质结。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(三三)半导体激光器的通用结构半导体激光器的通用结构有源区有源区量子阱量子阱激光器：激光器：（1）阈值电流低（2）波长可调谐（3）线宽窄，频率

23、啁啾低（4）调制速率高（5）温度稳定性强。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(三三)半导体激光器的通用结构半导体激光器的通用结构光反馈装置光反馈装置光光学学谐谐振振器器可可提提供供必必要要的的正正反反馈馈以以促促进进激激光光振振荡荡。光振荡的形成主要采用两种方式：光振荡的形成主要采用两种方式：1.F-P（法法布布里里-帕帕罗罗）谐谐振振腔腔：由由一一对对平平行行放放置置的的平面反射镜组成。平面反射镜组成。2.布布拉拉格格反反

24、射射器器：一一种种基基于于波波纹纹光光栅栅的的光光学学谐谐振振器器，其其材材料料折折射射率率在在空空间间某某方方向向上上呈呈现现出出周周期期性性变变化化，从而为受激辐射产生的光子提供周期性反射从而为受激辐射产生的光子提供周期性反射.CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(三三)半导体激光器的通用结构半导体激光器的通用结构光反馈装置光反馈装置1.F-P（法布里（法布里-帕罗）谐振腔帕罗）谐振腔用用晶晶体体天天然然解解理理面面形形成

25、成的的F-P（法法布布里里-帕帕罗罗）谐谐振振腔腔，当当光光在在谐谐振振腔腔中中满满足足一一定定的的相相位位条条件件和和振振幅幅条条件件时时，建建立立起起稳稳定定的的光振荡。这种激光器称为光振荡。这种激光器称为F-P腔激光器。腔激光器。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(三三)半导体激光器的通用结构半导体激光器的通用结构光反馈装置光反馈装置1.F-P（法布里（法布里-帕罗）谐振腔帕罗）谐振腔表表 示示 沿沿 谐振振 腔腔 传

26、 播播方方 向向 上上 的的驻 波波 振振 荡特性特性表表 示示 谐 振振腔腔 横横 截截 面面上上 的的 场 型型分布分布CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(三三)半导体激光器的通用结构半导体激光器的通用结构光反馈装置光反馈装置1.F-P（法布里（法布里-帕罗）谐振腔帕罗）谐振腔增益大于损耗CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联

27、合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(三三)半导体激光器的通用结构半导体激光器的通用结构光反馈装置光反馈装置1.F-P（法布里（法布里-帕罗）谐振腔帕罗）谐振腔增大增大L以降低增益以降低增益存存在在多多个个谐振振峰峰落落在在满足足增增益益大大于于损耗耗的的范范围内，内，难以以实现单模模。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(三三)半导体激光器的通用结构半导体激光器的通用结构光反馈装置光反馈装

28、置2.布拉格反射器布拉格反射器同同相相面面，发生干涉生干涉由于珊距很小，因此相由于珊距很小，因此相邻模式模式频率率间隔大，隔大，易于易于实现单模模。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(三三)基本性质基本性质P/IP/I特性特性阀值电流流：激激光光从从自自

29、发辐射射到到开开始始受受激激震震荡时的的临界界注注入入电流流第一第一阶段：自段：自发辐射。射。第二第二阶段：超段：超辐射状射状态。第三第三阶段：激光。段：激光。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(三三)基本性质基本性质温度特性温度特性阀值电流流：随随温温度度的的升高而加大。升高而加大。功功率率效效率率：随随温温度度的的升高而下降。升高而下降。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的

30、技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(四四)光谱特征光谱特征光光谱特特性性描描述述的的是是激激光光器器输出出功功率率随随波波长的的分分布布规律律。半半导体体激激光光器器激激射射以以后后的的光光谱呈呈现模模式式结构构，稳定工作定工作时光光谱由以下因素共同决定。由以下因素共同决定。1.发射波射波长范范围：取决于激光器的自：取决于激光器的自发辐射射谱。2.精精细的的谱结构构：取决于光腔中：取决于光腔中纵模分布。模分布。3.波波长分分量量的的强弱弱：取取决决于于激激射射时各各模模式式的的增增益条件。益条件。CH 2本

31、标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(四四)光谱特征光谱特征峰值波长峰值波长峰峰值波波长：光光谱内内强度度最最大大的光波的光波长。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(四四)光谱特征光谱特征谱宽和线宽谱宽和线宽谱宽：峰峰值半半功功率率点点所所限限定定的波的波谱范范围。线

32、 宽：单纵 模模 激激 光光器器 的的 谱 宽即即为线宽。中中心心波波长：谱宽范范围的的中中心心点点对应的波的波长。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(四四)光谱特征光谱特征纵模数与注入电流的关系纵模数与注入电流的关系CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(四

33、四)光谱特征光谱特征峰值波长与温度的关系峰值波长与温度的关系无温控器件CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(四四)光谱特征光谱特征动态谱线与注入电流的关系动态谱线与注入电流的关系CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。远场图为远离离半半导体体激激光光器器输出出端端面面的的辐射射束束光光功率功率强

34、度分布。度分布。近近场图为半半导体体激激光光器器输出出端端面面的的辐射射束束光光功功率率强度分布。度分布。二、半导体激光器二、半导体激光器(五五)光束特点光束特点通通常常使使用用激激光光器器近近场图和和远场图来来表表征征其其光光束束特特性。性。由横模决定由横模决定由横模和由横模和发散角共散角共同决定同决定CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、半导体激光器二、半导体激光器(五五)光束特点光束特点CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组

35、和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。三、半导体发光二极管三、半导体发光二极管（一）（一）工作工作原理原理 当当当当注注注注入入入入正正正正向向向向电电电电流流流流时时时时，注注注注入入入入的的的的非非非非平平平平衡衡衡衡载载载载流流流流子子子子在扩散过程中复合发光。在扩散过程中复合发光。在扩散过程中复合发光。在扩散过程中复合发光。特点（与半导体激光器比较）：特点（与半导体激光器比较）：非相干光源，非相干光源，非相干光源，非相干光源，自发发射为主自发发射为主自发发射为主自发发射为主，发射荧光过程，发射荧光过程，发射荧光过程

36、，发射荧光过程;无光学谐振腔无光学谐振腔无光学谐振腔无光学谐振腔，不一定需要实现粒子数反转不一定需要实现粒子数反转不一定需要实现粒子数反转不一定需要实现粒子数反转;非阈值电流非阈值电流非阈值电流非阈值电流，输出功率基本上与注入电流成正，输出功率基本上与注入电流成正，输出功率基本上与注入电流成正，输出功率基本上与注入电流成正比。比。比。比。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。三、半导体发光二极管三、半导体发光二极管（二）基本性质（二）基本性质P/I曲线曲线CH

37、 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。三、半导体发光二极管三、半导体发光二极管（二）基本性质（二）基本性质发射光谱发射光谱CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。三、半导体发光二极管三、半导体发光二极管（二）基本（二）基本性质性质 发射谱线和发散角发射谱线和发散角发射谱线和发散角发射谱线和发散角 光谱较宽，光纤色散严重；光谱较宽，光

38、纤色散严重；光谱较宽，光纤色散严重；光谱较宽，光纤色散严重；发散角大，与光纤的耦合效率较低；发散角大，与光纤的耦合效率较低；发散角大，与光纤的耦合效率较低；发散角大，与光纤的耦合效率较低；响应响应响应响应速度速度速度速度 调制速率调制速率调制速率调制速率低，适用于低速传输网络低，适用于低速传输网络低，适用于低速传输网络低，适用于低速传输网络 热热热热特性特性特性特性 温度特性较好，无需温控电路温度特性较好，无需温控电路温度特性较好，无需温控电路温度特性较好，无需温控电路;寿命寿命寿命寿命长，可靠性高长，可靠性高长，可靠性高长，可靠性高CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电

39、机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。边发射型发光二极管边发射型发光二极管(ELED)(ELED)的结构的结构三、半导体发光二极管三、半导体发光二极管CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。面发射型发光二极管面发射型发光二极管(SLED)(SLED)的结构的结构三、半导体发光二极管三、半导体发光二极管CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术

40、经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。LDLD和和LEDLED的比较的比较CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。四四、光源的调制、光源的调制光光调调制制：在在发发送送端端将将信信息息加加载载到到光光源源输输出出的的光束上光束上的过程。的过程。在在光光纤纤通通信信系系统统中中，通通常常以以电电信信号号的的形形式式呈呈现现信信息息，故故光光调调制制是是将将电电信信号号加加载载到到光光源源输输出出的的光束上的过程。光束

41、上的过程。光光解解调调：光光接接收收机机鉴鉴别别从从光光纤纤信信道道上上传传输输过过来来的的光光波波的的变变化化规规律律，从从而而将将原原始始信信息息还还原原的的过过程。程。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。四四、光源的调制、光源的调制直直接接调调制制：将将要要传传递递的的信信息息转转变变为为驱驱动动电电流流控制光源的发光过程。控制光源的发光过程。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。

42、燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。四四、光源的调制、光源的调制间间接接解解调调：利利用用晶晶体体的的电电光光效效应应、磁磁光光效效应应、声声光效应和电吸收效应等性质来实现对激光辐射的调制。光效应和电吸收效应等性质来实现对激光辐射的调制。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。四四、光源的调制、光源的调制由由于于理理想想半半导导体体光光源源的的P-I曲曲线线呈呈线线性性关关系系，因因此此直接调制是利用直接调制是利用输入电流直接控制输出

43、光强输入电流直接控制输出光强的过程。的过程。（一）直接调制（一）直接调制将将连续变化化的的模模拟信信号号叠叠加加在在直直流流偏偏置置的的工工作作点点上上对光光源源进行行调制制CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。四四、光源的调制、光源的调制由由于于理理想想半半导导体体光光源源的的P-I曲曲线线呈呈线线性性关关系系，因因此此直接调制是利用直接调制是利用输入电流直接控制输出光强输入电流直接控制输出光强的过程。的过程。（一）直接调制（一）直接调制直流偏置工作点直流偏

44、置工作点CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。四四、光源的调制、光源的调制（一）直接调制（一）直接调制LDLD数字调制过程的瞬态分析数字调制过程的瞬态分析瞬态现象：瞬态现象：半导体激光器在进行直接调制时显示半导体激光器在进行直接调制时显示出来的现象。主要出来的现象。主要瞬态瞬态现象有现象有电光延迟，张弛振荡和电光延迟，张弛振荡和持续振荡持续振荡。持续振荡（自脉动）持续振荡（自脉动）CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机

45、组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。四四、光源的调制、光源的调制（一）直接调制（一）直接调制LDLD数字调制过程的瞬态分析数字调制过程的瞬态分析对导带底部填充底部填充电子，使子，使电子密度达到子密度达到nth激光器开始激射，光激光器开始激射，光场建立，建立，导带中中电子超量填充子超量填充CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。四四、光源的调制、光源的调制（一）直接调制（一）直接调制LDLD数字调制过程的瞬

46、态分析数字调制过程的瞬态分析有源区有源区过量复合量复合过量复合持量复合持续，电子密度子密度降到降到nth 以下，以下，S也下降也下降CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。四四、光源的调制、光源的调制（一）直接调制（一）直接调制LDLD数字调制过程的瞬态分析数字调制过程的瞬态分析n(t)和s(t):分别为有源区里自由电子和光子密度j:注入注入电流密度流密度e0：电子电荷d:有源区的厚度Rsp：自自发辐射射的速率的速率，Rsp=n(t)/spg(n):增益函数 p

47、h：光子的寿命光子的寿命时间：自自发发射射进入激光模式的系数入激光模式的系数CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。四四、光源的调制、光源的调制（一）直接调制（一）直接调制LDLD数字调制过程的瞬态分析数字调制过程的瞬态分析张弛弛振振荡的的衰衰减减时间与与自自发辐射射的的寿寿命命时间同同一数量一数量级，并，并随注入随注入电流的增加而流的增加而减小减小。张弛振荡衰减系数张弛振荡的幅度衰减为初始值的1/e的时间，称之为张弛振荡的衰减时间。CH 2本标准适用于已投入商

48、业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。四四、光源的调制、光源的调制（一）直接调制（一）直接调制LDLD数字调制过程的瞬态分析数字调制过程的瞬态分析张弛弛振振荡的的角角频率率与与 ph和和 sp有有关关，并并随随注注入入电流的增加而升高流的增加而升高。张弛振荡角频率CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。四四、光源的调制、光源的调制（一）直接调制（一）直接调

49、制LDLD数字调制过程的瞬态分析数字调制过程的瞬态分析电光延迟时间电光光延延迟时间与与自自发辐射射的的寿寿命命时间同同一一数数量量级，并，并随注入随注入电流的增加而流的增加而减小减小。CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。四四、光源的调制、光源的调制（一）直接调制（一）直接调制直接调制激光发射机直接调制激光发射机CH 2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照

50、本标准执行，并增补指标。四四、光源的调制、光源的调制（一）直接调制（一）直接调制直接调制激光发射机直接调制激光发射机1.1.驱动电路驱动电路偏置电流大小的选择偏置电流大小的选择（1）加大直流偏置电流使其逼近阈值）加大直流偏置电流使其逼近阈值减小电光延迟时间，提高频谱利用率和通信容量，一定程度上抑制张弛振荡，较小的调制电流就能获得足够大的输出光脉冲，减小码型效应。（2）偏偏置置电电流流意意味味着着激激光光器器的的消消光光比比（EXT）恶恶化，化，EXT应该大于应该大于10dB.（3）实实验验观观察察到到异异质质结结激激光光器器的的散散粒粒噪噪声声在在阈阈值值处常有一很陡的峰值，因此处常有一很陡的