光纤通信技术基础 陈根祥 半导体光电子器件与电光调制器002.pdfVIP

半导体光电子器件与电光调制器 半导体光电子器件与电光调制器 半导体光电子器件与电光调制器 第二章 半导体注入型器件 Semiconductor Injection Devices 陈根祥 北京交通大学全光网与现代通信网教育部重点实验室 2011-12-1 一、LD的基本结构和增益模型 一、LD的基本结构和增益模型 一、LD的基本结构和增益模型 激光二极管的基本结构 横向电光控制技术 材料增益 简化的增益模型 宽接触FP型LD 的基本结构 宽接触FP型LD 的基本结构 宽接触FP型LD 的基本结构 激光器三要素： 增益介质 （I型有源区）、谐振腔 （解理镜面FP腔）、泵浦方式 （电流注入） 宽接触LD的优点： 制作简单，成本低廉 不足： 在水平方向上对注入电流和光场均没有限制，具有复杂的水平输出光斑图样， 只有极少量的输出激光可以被耦合至光纤内; 产生激光输出所需的注入电流过大，使器件的热特性和寿命显著下降。 横向电光控制技术 横向电光控制技术 横向电光控制技术 由于光波长在μm 量级，而通常的有源区厚度仅约为 0.1～0.3μm 左右 对光在竖直方向上的限制作用十分有限，因此半导体激光器通常被设计 为在竖直方向上对注入载流子和光场分别进行限制的异质结构 1550nm波段InGaAsP材料的增益谱 1550nm波段InGaAsP材料的增益谱 1550nm波段InGaAsP材料的增益谱 (a) 体材料 (b) 量子阱材料 简化的材料增益模型 简化的材料增益模型 简化的材料增益模型 体材料（N N ) ： tr 2 ( [) ]( ω )N ω +Nζ N − g( N, ) (a N− N)− ω − γ ω ω ( )N p p 0 0 tr p −16 2 18 −3 对1550nm波段InGaAsP材料，其典型增益谱参数为：a =1.75×10 cm ，Ntr=0.9×10 cm −26 −1 2 −5 3 −1 18 −3 15 −1 γ = 2.7×10 cm ⋅s ，ζ=2.12×10 cm ⋅s ，N =3×10 cm ，ω =1.24×10 rad⋅s