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发光二极管

(1) 基本原理
        发光二极管(LED)是非相干光源,它的基本工作原理是自发辐射。
        发光二极管与半导体激光器在材料、异质结构上没有很大差别。二者在结构上的主要差别是:发光二极管没有光学谐振腔,不能形成激光。发光二极管的发光仅限于自发辐射,发出的是荧光,是非相干光。
发光二极管
(2) 发光二极管的结构
       为了获得高辐射度,发光二极管一般采用双异质结构。根据发光二极管的发光面与PN结的结平面平行或垂直而分为面发光二极管和边发光二极管。它们的结构如图19所示。
(3) 工作特性
       与半导体激光器相比,由于二者在发光机理和结构上存在差异,因此使得它们在主要性能上存在明显差异。
PI特性
       发光二极管的PI特性曲线如图20所示。发光二极管不存在阈值,输出光功率与注入电流之间呈线性关系,且线性范围较大。当注入电流较大时,由于PN结的发热,发光效率降低,出现饱和现象。从图中可以看出,在相同注入电流下面发光二极管的发输出功率比边发光二极管大。
光谱特性
       由于发光二极管输出的是自发辐射光,并且没有光学谐振腔,所以输出光谱要比半导体激光器宽得多。图21给出了发光二极管的输出光谱曲线。
温度特性
       与半导体激光器相比,发光二极管的温度特性是很好的,如图22所示。由于发光二极管的输出光功率随温度变化不大,在实际使用中可以不加温度控制。
图21  发光二极管的光谱曲线
图19   发光二极管的结构
发光二极管的P-I特性曲线
图20  发光二极管的P-I特性曲线
发光二极管的光谱曲线
图21  发光二极管的光谱曲线
发光二极管的温度特性
图22   发光二极管的温度特性
远场特性
       远场特性是距离器件输岀端面一定距离的光束在空间上的分布。发光二极管输出光的发散角角半导体激光器大。因此它与光纤耦合的效率很低.使得出纤光功率很低。
与半导体激光器相比,发光二极管的突出优点是寿命长、可靠性高、调制电路简单、成本低,所以它在一些传输速率不太高、传输距离不太长的系统中得到了广泛的应用。