集成光电子器件教学ppt课件

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1、集成光电子器件1李培丽Tel：15850552598Email：lplthl@sohu.com仙林校区教师公寓3栋4单元2082第一章光纤通信与光电子器件1.1光纤通信1.1.1光通信的发展1.1.2光通信的优点1.2光纤通信用光电子器件1.2.1光电子器件1.2.2光电子器件的发展31.1光纤通信1.1.1光通信的发展1.1.2光通信的优点1.2光纤通信用光电子器件1.2.1光电子器件1.2.2光电子器件的发展第一章光纤通信与光电子器件41.1.1光通信的发展光通信的定义：以光波作为载波进行信息的传输

2、方式。探索时期的光通信原始形式的光通信：烽火、信号弹、红绿灯1880年Bell发明了用光波作载波传送话音的“光电话”，传输距离213米。Bell光电话是现代光通信的雏型561960年，美国人梅曼发明红宝石激光器，获得高强的、频率和相位都稳定的相干光——激光。解决了光源问题，这引起了新一轮的光通信研究热潮——激光大气通信。但由于自然气象条件的影响没有进展。（现在无线光通信又成了研究热点）Bell光电话并没有进入实用，有两方面的制约因素：Ⅰ光源：以自然光作为载波，它的频率和相位杂乱无章，不能用于大容量的通信

3、；Ⅱ信道：以大气作为传输介质，损耗非常大，同时自然界的气象条件千变万化，对光信号的干扰很大。71966年，英籍华裔学者高锟发表论文，认为只要设法降低光纤中的杂质，可以使光纤损耗降为20dB/km。实际上，人们早就利用光纤了。利用光波导的原理，人们制造了胃镜，可以观测1米左右的距离。在60年代，最好的光纤损耗也在1000dB/km以上。10dB/km——1/10；20dB/km——1/100；1000dB/km——？由1000dB/km——20dB/km，高锟的论文非同寻常！他指明通过“原材料的提纯制造出

4、适合于长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方向8光纤之父高锟1998年在英国接受IEE授予的奖章91970年，美国康宁(Corning)公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤，把光纤通信的研究开发推向一个新阶段；1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km；1973年，美国贝尔(Bell)实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km；1974年降低到1.1dB/km；1976年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47dB/km(波长1.2μm)；在以后的10年中，波长为1.55μm

5、的光纤损耗：1979年是0.20dB/km；1984年是0.157dB/km；1986年是0.154dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限。10光纤损耗谱特性111970年，美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏联先后，研制成功室温下连续振荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质结半导体激光器(短波长)。虽然寿命只有几个小时，但它为半导体激光器的发展奠定了基础；1973年，半导体激光器寿命达到7000小时；1976年，日本电报电话公司研制成功发射波长为1.3μm的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器；197

6、7年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时；1979年美国电报电话(AT&T)公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55μm的连续振荡半导体激光器。由于光纤和半导体激光器的技术进步，使1970年成为光纤通信发展的一个重要里程碑。121980：850nm多模光纤通信系统1983：1310nm单模光纤通信系统1991：1550nm单模光纤通信系统1995：采用光放大器和波分复用(WDM)技术的第四代光纤通信系统全光网：是指信号只是在进出网络时才进行电/光和光/电的变换，而在网络中传输和交换

7、的过程中始终以光的形式存在。2.光纤通信13第一章光纤通信与光电子器件1.1光纤通信1.1.1光通信的发展1.1.2光通信的优点1.2光纤通信用光电子器件1.2.1光电子器件1.2.2光电子器件的发展14光纤通信的优点：1.容量大激光的频率约为100THz，微波的频率为10GHz。用光传输信息，理论上通信容量比微波大一万倍！理论上光纤通信可容纳：电视：30万路电话：7.5亿路152.色散小3.损耗小4.无中继距离长5.资源丰富光纤的主要成分是SiO2，资源十分丰富。电缆的主要成分是Cu、Al等有色金属，

8、资源有限。6.防干扰性能好光纤不受强电干扰、电气化铁道干扰和雷电干扰，抗电磁脉冲能力也很强，保密性好。16第一章光纤通信与光电子器件1.1光纤通信1.1.1光通信的发展1.1.2光通信的优点1.2光纤通信用光电子器件1.2.1光电子器件1.2.2光电子器件的发展17光电子器件的发展推动了光纤通信的进步激光器的发明低损耗光纤的研制成功光放大器的实用——WDM技术光纤通信的进步又促进了光电子器件的发展WDM技术：是实现高速、大容量光纤通信的有效