光電子器件知識(shí)精講，光電子器件中的光有源器件有哪些?

光電子器件在諸多領(lǐng)域中均有所應(yīng)用，因此增加對(duì)光電子器件的了解顯得尤為必要。本文對(duì)于光電子器件的介紹將基于兩點(diǎn)：1.光電子器件簡介，2.光電子器件的光有源器件介紹。如果你對(duì)本文即將講解的內(nèi)容抑或?qū)怆娮悠骷闹R(shí)存在一定興趣，都不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、光電子器件簡介

光電子器件(photoelectron devices)是利用電-光子轉(zhuǎn)換效應(yīng)制成的各種功能器件。光電子器件是光電子技術(shù)的關(guān)鍵和核心部件，是現(xiàn)代光電技術(shù)與微電子技術(shù)的前沿研究領(lǐng)域，也是信息技術(shù)的重要組成部分。

光電子器件應(yīng)用范圍廣泛，包括光通訊、光顯示、手機(jī)相機(jī)、夜視眼鏡、微光攝像機(jī)、光電瞄具、紅外探測、紅外制導(dǎo)、醫(yī)學(xué)探測和透視等多個(gè)領(lǐng)域。

二、光有源器件

1)光檢測器

常見的光檢測器包括：PN光電二極管、PIN光電二極管和雪崩光電二極管(APD)。目前的光檢測器基本能滿足了光纖傳輸?shù)囊螅趯?shí)際的光接收機(jī)中，光纖傳來的信號(hào)及其微弱，有時(shí)只有1mW左右。為了得到較大的信號(hào)電流，人們希望靈敏度盡可能的高。

光電檢測器工作時(shí)，電信號(hào)完全不延遲是不可能的，但是必須限制在一個(gè)范圍之內(nèi)，否則光電檢測器將不能工作。隨著光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率不斷提高，超高速的傳輸對(duì)光電檢測器的響應(yīng)速度的要求越來越高，對(duì)其制造技術(shù)提出了更高的要求。

由于光電檢測器是在極其微弱的信號(hào)條件下工作的，而且它又處于光接收機(jī)的最前端，如果在光電變換過程中引入的噪聲過大，則會(huì)使信噪比降低，影響重現(xiàn)原來的信號(hào)。因此，光電檢測器的噪聲要求很小。

另外，要求檢測器的主要性能盡可能不受或者少受外界溫度變化和環(huán)境變化的影響。

2)光放大器

光放大器的出現(xiàn)使得我們可以省去傳統(tǒng)的長途光纖傳輸系統(tǒng)中不可缺少的光-電-光的轉(zhuǎn)換過程，使得電路變得比較簡單，可靠性也變高。

早在1960年激光器發(fā)明不久，人們就開始了對(duì)光放大器的研究，但是真正開始實(shí)用化的研究是在1980年以后。隨著半導(dǎo)體激光器特性的改善，首先出現(xiàn)了法布里-泊羅型半導(dǎo)體激光放大器，接著開始了對(duì)行波式半導(dǎo)體激光放大器的研究。另一方面，隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了光纖拉曼放大器。80年代后期，摻稀土元素的光纖放大器脫穎而出，并很快達(dá)到實(shí)用水平，應(yīng)用于越洋的長途光通信系統(tǒng)中。

目前能用于光纖通信的光放大器主要是半導(dǎo)體激光放大器和摻稀土金屬光纖放大器，特別是摻餌光纖放大器(EDFA)倍受青睞。1985年英國南安普頓大學(xué)首次研制成摻餌光纖，1989年以后摻餌光纖放大器的研究工作不斷取得重大突破。由于光纖放大器的問世，在1990年到1992年不到兩年的時(shí)間里，光纖系統(tǒng)的容量竟增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)。而在1982年到1990年的8年時(shí)間里，光纖系統(tǒng)的容量才只增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)。光放大器的作用和光纖傳輸容量的突飛猛進(jìn)，為光纖通信展現(xiàn)了無限廣闊的發(fā)展前景。

當(dāng)前光纖通信系統(tǒng)工作在兩個(gè)低損耗窗口：1.55mm波段和1.31mm波段。選擇不同的摻雜元素，可使放大器工作在不同窗口。

非線性的研制始于80年代，并在90年代初取得重大突破。光纖拉曼放大器是利用光纖的非線性光學(xué)效應(yīng)——受激拉曼散射效應(yīng)產(chǎn)生的增益機(jī)理而對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大的。其優(yōu)點(diǎn)是傳輸線路與放大線路同為光纖，因此，放大器與線路的耦合損耗小，噪聲較低，增益穩(wěn)定性較好。但由于這種光放大器需要很大的泵浦功率(數(shù)百毫瓦)和很長的光纖(數(shù)公里)。另外，光纖拉曼放大器的特性對(duì)光纖的偏振狀態(tài)十分敏感。因此，光纖拉曼放大器目前還不能用于光纖通信。

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