S2 光电探测器件 08.ppt

C2光电探测器件2光电探测器件光电探测光源2.6光电探测光源2.6光电探测光源2.6.1发光二极管LED2.6.1发光二极管2.6.1发光二极管2.6.1发光二极管2.6.1发光二极管单峰性，
几十nm宽度，单色性好2.6.1发光二极管2.6.1发光二极管2.6.1发光二极管2.6.1发光二极管2.6.2激光器2.6.2激光器谱线竞争:He-Ne激光器三条强的激光谱线(0.6328μm，1.15μm，3.39μm)中哪一条谱线起振完全取决于谐振腔介质膜反射镜的波长选择。
为了保证一定波长的输出，可以采取合适的措施抑制其他波长的振荡，如：
使用布儒斯特窗进行选择性的吸收；
在腔镜上镀反射膜，进行选择性的反射；
在腔内放置吸收元件，进行选择性的吸收。2.6.2激光器2.6.2激光器2.6.2激光器工作物质：氩气（Ar+）
激光波长：0.4880微米、0.5145微米（蓝绿光）
输出功率：是目前在可见光区连续输出功率最高的激光器（几瓦到几十瓦，高者可达一百多瓦）
由于气体放电过程中电离度不高，而且量子效率比较低，氩离子激光器的能量转换效率较低，一般在10-4~10-5范围。激发机理
Ar+的粒子数反转主要靠电子碰撞激发，激发过程包括三种形式：
（1）电子与Ar原子碰撞，使其电离成Ar+，Ar+再与电子碰撞而被激发到高能态；
（2）电子与Ar原子碰撞后直接将其电离并激发到激发态；
（3）电子碰撞先把Ar+激发到更高的能态上，然后Ar+通过辐射跃迁到激光上能级上。工作物质：CO2、N2和He的混合物
激光波长：10.6微米、9.6微米（远红外光）
（利用基态的不同振动态的转动能级之间的跃迁，故光子能量小）
特点：激光器效率高、输出能量大、功率高。特别是对大气中传输有优势，空气吸收率低，大气窗口相一致。
应用：小功率激光测距、气象雷达及军事领域。

结构
构成CO2激光器谐振腔的两个反射镜放置在可供调节的腔片架上，最简单的方法是将反射镜直接贴在放电管的两端。2.6.2激光器2.6.2激光器半导体激光器又称为半导体激光二极管，或简称激光二极管，英文缩写为LD(LaserDiode)，是实用中最重要的一类激光器。半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域，已成为当今光电子科学的核心技术：
激光测距、激光雷达、激光通信、激光模拟武器、激光警戒、激光制导跟踪、引燃引爆、自动控制、检测仪器等方面；
光通信、光变换、光互连、
并行光波系统、光信息处理
和光存贮、光计算机外部设
备等方面。半导体激光器的基本结构半导体的能带结构
理想半导体的能谱是由电子的一系列能带组成的，下能带称为价带，上能带称为导带，它们之间不存在电子状态的区域称为禁带。每个能带实际上由大量极其密集的能级所组成。电子在能级上的分布遵从费米-狄拉克分布。
当温度T=0时，价带是完全填满的，导带是完全空的；
当T>0时，价带中填充的电子数多，导带中填充的电子数少。
由于某种原因（如温度升高），电子从价带提升至导带，价带中就因失去电子而存在带正电的空穴。
电子和空穴都称为载流子。半导体受激发射的条件
如果频率为v的光在半导体内传播，在光场的作用下，导带中的电子向价带跃迁，与空穴复合，造成一个导带电子和一个价带空穴同时湮灭，发射出一个能量为hv的光子。
产生受激发射并得到放大的条件是：导带能级上被电子占据的几率大于与辐射相关的价带能级上被电子占据的几率。
即实现粒子数反转。
粒子数反转分布的区域称为“有源区”或者“激活区”
实现半导体中粒子数反转分布的一个简单方法是利用PN结的特征。令一块N型半导体和一块P型半导体相接，在其结合处形成PN结。在PN结上加正向电压后，电子将从N区的导带被注入P区，空穴从P区的价带被注入到N区。注入电子的位能比空穴的位能高Eg，当电子从导带跃迁到价带而复合时，这部分能量将以光的形式释放出来。2.6.2激光器2.6.2激光器当注入电流I<Ith时，激光器的增益小于谐振腔的损耗，无法形成激光振荡，激光器输出荧光。当注入电流I>Ith时，输出光功率随注入电流的增加而迅速增大，产生激光振荡。Ith被称为阈值电流，其大小由激光器的结构决定并与激光器的温度有关——随着温度的降低，Ith减小。当注入电流一定时，输出功率随温度降低而增大。2.6.2激光器Clicktoeditcompanyslogan.