48芯帽式光缆熔接包无源光器件主要包括光纤连接器、光耦合器、光隔离器、光开关、光波分复用器、光波长转换器等器件。这些有源和无源光器件的性能决定着光纤通信系统的质量。本章将对这些器件的基本工作原理与主要特性进行系统的介绍。光源是光纤通信系统的重要器件之一, 是光纤通信设备的核心器件,它的作用是将电信 号转换成光信号并送入光纤线路中进行传输。目前, 光纤通信中普遍采用的光源器件是半导宽度很窄的分布反馈式半导体激售(LED), 在高速率、远距离的传输系统中均采用光谓
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3.1.1激光器的工作原理半导体激光器是生导体PN结注入电流,实现粒子数反转分布,产生受徽辐射,再布及如何构成具有正反愤的请报腔,就是我们下面要讨论的问题。1. 激光器的物理基础(1)光子的概念1905年爱因斯组提出光量子学说,他认为,光是由能量为hr的光量子组成的,其中。为-6.628X103J.s(焦耳.秒).称为普朗克常数。告y的整数信。当光与物质相五作有本时的能费面携带信息的光效。它所具有的能量只能是中光子概念的提出,使人们认识到,光子的能量作为一个整体被吸收或发射。

48芯帽式光缆熔接包内部结构
人们认识到,光不仅具有波动性,而且具有粒子性。方面光是电磁波,有确定的波长和频长和频事,具有波动性:另方面,光是由大量的光子构成的光子流,每个光子 都具有一定的能量, 具有粒子性。光子的能量和光频事之间存定的关系具有波、粒两重性。(2)原子能级由物理学知识知道,物质是由原子组成,面原子是由原子核和图绕原子核旋转的核外电子构成,这些电子只能在某些定的、不连续的轨道上国绕原子核运动,电子治不同轨道运行时具有不同的能量。当物质中原子的内部能量变化时,可能产生光波。因此要研究激光的产生过程,就必须对物质的原子能级分布有一定的了解。

48芯帽式光缆熔接包主要特点
电子在原子核外以确定的轨道绕核旋转,电子离枝越远,其能量越大, 这样就使原子形成不同稳定状态的能级。能级是不连续的。最低的能级E称为基态,能量比基态大的所有其他能级E (1=2. 3, 4,都称为激发态。 当电子从较高能级E跃迁至较低能级 E时,其能级间的能量 差为AE Ex E并以光子的形式释放出来,这个能量差与辐射光的频率后:之间有以下关系式AE=E-E=机827 ( 3-1)式中,h为普朗克常数,h=6.628X10号.s (焦耳,秒),后为吸收或辐射的光子频率。天 反之,当处于低能级 E的电子受到一个光子能量AE=hf2 的光照射时, 该能量被吸 收,使原子中的电子激发到较高的能级E2 上去。光纤通信用的发光器件和光检测器件就是利用频丰与这两能级间的能量差(AE)成比例的光的辐射和光的吸收现象。
(3) 光与物质的三种作用形式的光可以被物质吸收,物质也可以发光。光的吸收和发射与物质内部能量状态的变化有关。爱因斯坦指出光与物质的相互作用,可以归结为光与原子的相互作用,将发生受激吸 收、自发辐射、受激辐射三种物理过程,如图3-1 所示。中的土型出动干3选于中的1①受激吸收。在正常状态下,电子通常处于低能级(即基志) E.如图3-1 (a)所 示,在入射光的作用下,电子吸收光子的能量后跃迁到高能级(即激发态) Ez产生光电流,这种跃迁称为受激吸收。半导体光电检测器就是按照这种原理工作的。

陈密益你火页群币 受激吸收的特点是:不是自发的,必须在外来光子的激励下才会产生。外来光子的能量 等于电子跃迁的能级差,hf2=B: E的电子是不稳定的,即使没有外界的作用,也会自发地 午②自发辐射。 处于高能级E跃迁到低能级E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,如图3-1 (b)所示。半导体发光二极管是按照这种原理工作的。你自发辐射的特点是:发光过程是自发的,辐射出的光子频率、相位和方向都是随机的,输出的是非相干光,光谱范围较宽。

⑧受激辐射. 处于高能级B:上的电子,受到能量为bf:的外来光子激发时,使电子被追跃迁到低能级E上与空穴复合,同时释放出个与外来光子同频率、同相位、同偏振方向、同传播方向的光子(称为全同光子).由于这个过程是在外来光子的激发 下产生的,所以这种跃迁称为受激辐射,如图3-1 (c)所示。半导体激光器是按照这种原理工作的。受激辐射的特点是:发光过程不是自发的,而是受外来光子的激发引起的。辐射出的光子是外来光子的全同光子,可实现光放大,输出的光是相干光,光谱范围较窄。

江重事实上,上述物质与光子之间相互作用的三种基本过程总是同时存在的,只要其中一种过程预先设法受到控制,就可设计出相应的器件应用于光电转换技术中。例如,光电检测器利用了受激吸收原理,发光二极管和激光器则分别利用了自发和受激辐射原理。(4)粒子数反转分布与光的放大要使光产生振荡,必须先使光得到放大,而产生光放大的前提是物质中的受激辐射必须大于受激吸收。因此,受激辐射是产生激光的关键。







