光纖通信答案

第二章光纖通信參考答案半導(dǎo)體激光器發(fā)射光子的能量近似等于材料的禁帶寬度，已知GaAs材料的Eg=1.43eV,某一InGaAsP材料的Eg=0.96eV，求它們的發(fā)射波長。（eV是能量單位，表示一個電子在1伏特電壓差下所具有的能量）解：加qEghc 6.626x10-34(J-s')x3x108(m/s')X=R R8.688x10-7m=0.8688pmEg 1.43x1.6x10-19Jhc 6.626x10-34(J-s)x3x108(m/s)InGaAsP材料，人RR L R1.294x10-6m=1.294pmEg 0.96x1.6x10-19J一半導(dǎo)體激光器，諧振腔長L=300pm，工作物質(zhì)的損耗系數(shù)a=1mm-i，諧振腔兩端鏡面的反射率00=0.33X0.33，求激光器的閾值增益系統(tǒng)Yth。若后鏡面的反射率提高到R2=1，求閾值時的增益以及閾值電流的變化。解： *tha)R]R2=1y=a+Lln—-—=1mm-1+ ln =4.6955mm-1th 21R1R2 2x300x10-6m0.33x0.33R2=1時，y=a+Lln—-—=1mm-1H ln——-——=2.8478mm-1th 2lRR 2x300x10-6m0.33x1閾值電流變小 12一半導(dǎo)體激光器，閾值電流Ih=60mA，t疽4x10-9s，Tph=2x10-12s，注入幅度為90mA的階躍電流脈沖，求：瞬態(tài)過程中張弛震蕩的頻率和衰減時間；電光延遲時間解：震蕩的角頻率SR.\解：震蕩的角頻率SR.\Tsppph4x10-9sx2x10-12s[60mAr7.9x109rad/sf=—r1.26x109Hz2兀衰減系數(shù)bR_^.上，衰減時間Tn2Tspjth 0bt0R2tp-4=2x4x10-9s-60mAR5.3乂頂斗電光延遲時間t=t-ln—j—=4x10-9s-ln———r4.39x10-9sdsP廣j 90-6016.對于雙異質(zhì)結(jié)激光器，Tp為自發(fā)復(fù)合的壽命時間，自發(fā)輻射速率R廣nkp。求解穩(wěn)態(tài)速率方程組，證明下列關(guān)系式是其穩(wěn)態(tài)解。(1)當(dāng)e$nT

sp(2)當(dāng)j(1)當(dāng)e$nT

sp(2)當(dāng)j>j,,s=-ph(j—j)th thed解：速率方程組為。達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，可以寫為ds(t) ,、,、s(t)—d—=g(n)s(t)——+aRp(n)Tphdt e0d(dn^^~j—Rp(n)—g(n)dt e0djn-:———gs=0edtgS-「+aT~=oph sp其中，n和s分別表示電子密度和光子密度的穩(wěn)態(tài)值。xj時，受激復(fù)合與自發(fā)復(fù)合項(xiàng)相比較小，光場很弱，有s.0，則有jn— =0e°dt因此有j<jth,j=學(xué)spj=j時，有j=日th thtsp當(dāng)激光器激射以后，受激輻射占主導(dǎo)地位，獲通常很小，大約為10-3?10-5量級，因而可以忽略自發(fā)復(fù)合項(xiàng)，即有g(shù)；-三=0

Tph因此有g(shù)=—=gthT th表明激光器達(dá)到閾值以后，增益函數(shù)達(dá)到飽和，不再隨注入電流而變化。而增益函數(shù)的飽和說明腔內(nèi)電子密度被鎖定在飽和值〃如因而使自發(fā)發(fā)射速率也達(dá)到

飽和。j>j/寸，因?yàn)間飽和，故有jn—-Th-g.S=0e0dtTphT

sp兩個式子相加并忽略自發(fā)復(fù)合項(xiàng)后e0d TspTph■Xh~speod代入后得到e0de得到e0de0dth因此有e0ds=皇(j-jh)閾值電流閾值電流Ith=161.已知某LD的特征溫度為720K（開氏溫度），而且在200C時，mA；求在700C時該LD的閾值電流。解：I(T)=Iexp(TT),I=I(T)/exp(T.T)

th 0 0 0th r0(T) I(T) T (T )=I (T)*(T2 〈=I (T )expth2th1exp(T/T) th1rI、一， 一、一