1、關(guān)于半導(dǎo)體激光器講解第一張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院21.光纖通信中的光源將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)；有兩種：半導(dǎo)體激光二極管（LD）； 半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）；要求：發(fā)射波長(zhǎng)與光纖低損耗和低色散波長(zhǎng)一致； 在室穩(wěn)下連續(xù)工作，低功耗，譜線(xiàn)窄； 體積小，重量輕，使用壽命長(zhǎng)； 制造工藝簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高；第二張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院32.半導(dǎo)體中光的發(fā)射和激射原理原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)： 電子的量子化：能量是離散值； 原子的能級(jí)：分立的能量值； 基態(tài)（穩(wěn)態(tài)）

2、：原子能量最低； 激發(fā)態(tài)：原子能量比基態(tài)高；半導(dǎo)體價(jià)帶、導(dǎo)帶、帶隙： 能級(jí)：分立的能量級(jí)； 能帶：?jiǎn)尉е懈鱾€(gè)原子的最外層軌道相互重疊； 價(jià)帶：與原子最外層軌道的價(jià)電子對(duì)應(yīng)的能帶； 導(dǎo)帶：價(jià)帶上面的能帶； 帶隙：導(dǎo)帶底Ec與價(jià)帶頂Ev之差Eg；（禁帶寬度）第三張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院42.半導(dǎo)體中光的發(fā)射和激射原理(續(xù)）導(dǎo)體的Eg半導(dǎo)體Eg導(dǎo)體Eg=0；價(jià)帶中電子激發(fā)至導(dǎo)帶，留下空穴；臨近電子填補(bǔ)這個(gè)空穴，又留下另一個(gè)空穴；空穴產(chǎn)生位移；(統(tǒng)稱(chēng)載流子）導(dǎo)帶中電子躍遷至價(jià)帶，填補(bǔ)空穴，既復(fù)合；電子（-）、空穴（+）稱(chēng)為載流

3、子；激發(fā)時(shí)電子吸收能量，躍遷時(shí)電子輻射能量；Eg=h第四張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院52.半導(dǎo)體中光的發(fā)射和激射原理(續(xù)）本征半導(dǎo)體（I型）：雜質(zhì)、缺陷極少的純凈、完整的半導(dǎo)體。電子半導(dǎo)體（N型）：通過(guò)摻雜使電子數(shù)目大大地多于空穴數(shù)目的半導(dǎo)體。（GaAs-Te）空穴半導(dǎo)體（P型）：通過(guò)摻雜使空穴數(shù)目大大地多于電子數(shù)目的半導(dǎo)體。（GaAs-Zn）在純凈的-族化合物中摻雜族元素（N型），或摻雜族元素（P型）第五張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院62.半導(dǎo)體中光的

4、發(fā)射和激射原理(續(xù)）p-n結(jié)：P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合的界面。第六張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院72.半導(dǎo)體中光的發(fā)射和激射原理(續(xù)）擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)空間電荷勢(shì)壘自建電場(chǎng)VD平衡狀態(tài)。費(fèi)米能級(jí)Ef：描述電子能量狀態(tài)分布的假象能級(jí)， Ef以下的能級(jí)，電子占據(jù)的可能性大于1/2，空穴占據(jù)的可能性小于1/2； Ef以上的能級(jí)，空穴占據(jù)的可能性大于1/2，電子占據(jù)的可能性小于1/2。摻雜：eVDEg為輕摻雜， eVDEg為重?fù)诫s。在平衡狀態(tài)下，P區(qū)和N區(qū)有統(tǒng)一的Ef。正電壓向V漂移運(yùn)動(dòng)抵消一部分勢(shì)壘（V-VD） 破壞平衡 P區(qū)和N區(qū)的Ef

5、分離（準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)）。第七張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院82.半導(dǎo)體中光的發(fā)射和激射原理(續(xù)）(Ef)N以下的能級(jí)，電子占據(jù)的可能性大于1/2， (Ef)P以上的能級(jí)，空穴占據(jù)的可能性大于1/2。當(dāng)正向電壓足夠大時(shí)，產(chǎn)生復(fù)合發(fā)光。第八張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院92.半導(dǎo)體中光的發(fā)射和激射原理(續(xù)）普朗克定律：基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷吸收一個(gè)光子，激發(fā)態(tài)到基態(tài)的躍遷發(fā)射一個(gè)光子，光子的能量為h=E2-E1。吸收激發(fā)：E1基態(tài)的電子吸收光子能量，激發(fā)到高能態(tài)E2；

6、自發(fā)輻射：E2能態(tài)的電子處于不穩(wěn)定狀態(tài)，自發(fā)返回基態(tài)E1，自發(fā)輻射一個(gè)光子（位相隨機(jī)）。受激輻射：E2能態(tài)的電子處于不穩(wěn)定狀態(tài)，向下進(jìn)入亞穩(wěn)態(tài)，外來(lái)光子會(huì)激勵(lì)電子向下躍遷到基態(tài)E1，受激輻射一個(gè)光子（位相相同）。第九張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院102.半導(dǎo)體中光的發(fā)射和激射原理(續(xù)）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（光放大的必要條件）：僅當(dāng)激發(fā)態(tài)的電子數(shù)大于基態(tài)中的電子數(shù)時(shí)，受激輻射超過(guò)吸收，要利用“泵浦（激勵(lì)）”方法。有源區(qū)：實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，對(duì)光具有放大作用的區(qū)域。光學(xué)諧振腔： 自發(fā)輻射光子 夾角大的逸出 受激輻射光子 全同光子第十張，PPT

7、共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院112.半導(dǎo)體中光的發(fā)射和激射原理(續(xù)）第十一張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院122.半導(dǎo)體中光的發(fā)射和激射原理(續(xù)）諧振腔的三功能：光放大、頻率選擇、正反饋。閾值條件：增益必須大于損耗；相位平衡條件：光波能因干涉而得到加強(qiáng)以形成正反饋（駐波）； fq 諧振頻率， q 諧振波長(zhǎng)， q 縱模第十二張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院132.半導(dǎo)體中光的發(fā)射和激射原理(續(xù)）頻帶加

8、寬：增益介質(zhì)的增益-頻率特性； 第十三張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院142.半導(dǎo)體中光的發(fā)射和激射原理(續(xù)）橫模TEMmn ：激光振蕩垂直于腔軸方向，平面波偏離軸向傳播時(shí)產(chǎn)生的橫向電磁場(chǎng)模式。 第十四張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院153.半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED利用半導(dǎo)體p-n結(jié)自發(fā)發(fā)光的器件。特點(diǎn)：溫度特性好，輸出線(xiàn)性較好，沒(méi)有模式色散，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)。第十五張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子

9、信息學(xué)院163.半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED(續(xù)）面發(fā)光二極管第十六張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院173.半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED(續(xù)）邊發(fā)光二極管第十七張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院183.半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED(續(xù)）技術(shù)參數(shù)： 1.3m LED指 標(biāo)參 數(shù)邊發(fā)光面發(fā)光最小值典型值最大值典型值發(fā)射波長(zhǎng)(m)1.221.301.321.3出纖功率(W)4050/640半高譜寬(nm)608085工作電流(mA)150響應(yīng)時(shí)間(ns)2.5可調(diào)速率(MHz)2007

10、0第十八張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院194.半導(dǎo)體激光二極管LD同質(zhì)結(jié)與異質(zhì)結(jié)：第十九張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院204.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）窄條雙質(zhì)結(jié)激光二極管：第二十張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院214.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）第二十一張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院224.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）管芯

11、制作工藝：InGaAsP雙異質(zhì)結(jié)第二十二張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院234.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）半導(dǎo)體激光器的特性：雙異質(zhì)結(jié)InGaAsP第二十三張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院244.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）輸出光束示意圖：兩異質(zhì)結(jié)-駐波-垂直橫模平行有源層-駐波-水平橫模兩個(gè)反射面-駐波-縱模模式控制：第二十四張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院254.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）隱

12、埋異質(zhì)結(jié)（BH）：第二十五張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院264.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）平面隱埋異質(zhì)結(jié)（PBH）：第二十六張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院274.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）雙溝平面隱埋異質(zhì)結(jié)（DC-BH）：第二十七張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院284.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）脊型波導(dǎo)（RW）：第二十八張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子

13、信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院294.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）光源與光纖的耦合：第二十九張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院304.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）光耦合透鏡系統(tǒng)：第三十張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院314.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）激光器封裝的目的： 隔絕環(huán)境，避免損害，保證清潔； 為器件提供合適的外引線(xiàn)； 提高機(jī)械強(qiáng)度，抵抗惡劣環(huán)境； 提高光學(xué)性能；封裝器件的主要要求： 氣密性好，保證管芯與外界隔絕； 結(jié)構(gòu)牢固可靠，部件位置穩(wěn)定，經(jīng)受住各種環(huán)境；

14、 熱性能好，化學(xué)性能穩(wěn)定，抗溫度循環(huán)沖擊； 可焊性好，工藝性好，有拉力強(qiáng)度； 符合標(biāo)準(zhǔn)，系列化，成本低，適合批量生產(chǎn)。第三十一張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院324.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）同軸激光器的封裝：第三十二張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院334.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）插拔式同軸封裝：第三十三張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院344.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）尾纖式同軸封裝：第三十

15、四張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院354.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）14針雙列直插式封裝：第三十五張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院364.半導(dǎo)體激光二極管LD(續(xù)）蝶式封裝：第三十六張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院375.分布反饋激光二極管（DFB-LD）無(wú)集總式反射機(jī)構(gòu)（F-P），由有源區(qū)波導(dǎo)上的Bragg光柵提供反射功能，原理：Bragg光柵周期，發(fā)射波長(zhǎng)滿(mǎn)足2=m/n (m=0,1,2,

16、) 干涉增強(qiáng)方向2sin=m/n特點(diǎn)：?jiǎn)慰v模特性好（邊模抑制比可達(dá)35dB以上） 窄線(xiàn)寬，波長(zhǎng)選擇性好； 溫度特性好，波長(zhǎng)溫度飄移為0.09nm/, 調(diào)制特性好，第三十七張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院385.分布反饋激光二極管（DFB-LD）第三十八張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院395.分布反饋激光二極管（DFB-LD）分布Bragg反射器（DBR）激光二極管第三十九張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電

17、子信息學(xué)院405.分布反饋激光二極管（DFB-LD）超結(jié)構(gòu)光柵DBR可調(diào)諧激光二極管第四十張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院416.量子阱半導(dǎo)體激光器有源層尺寸極小有源層與兩邊相鄰層的能帶不連續(xù)導(dǎo)代和價(jià)帶的突變勢(shì)能阱量子阱效應(yīng)第四十一張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院426.量子阱半導(dǎo)體激光器第四十二張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院436.量子阱半導(dǎo)體激光器第四十三張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院447.半導(dǎo)體激光器組件第四十四張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院458.半導(dǎo)體激光器特性與檢測(cè)第四十五張，PPT共五十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月00-10-10武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院武漢大學(xué) 電子信息學(xué)院468.半導(dǎo)