三.光源

1光源信號調(diào)制光纖光纖光探測器信號處理外界參量光源信號光纖光纖光探信號外界參量2本講提要傳感器用的主要光源、發(fā)光機理及其特性。本講提要傳感器用的主要光源、發(fā)光機理及其特性。3光纖通信所以成功的兩個主要原因低損耗光纖的問世激光源的問世光纖傳感器中，光源具有同樣重要的地位。光纖通信所以成功的兩個主要原因光纖傳感器中，光源具有同樣重要4光纖傳感器所用光源必須與

光纖傳感器的特點相容

體積小，便于和光纖耦合。光源發(fā)出的光波長的選擇，應(yīng)盡量減小在光纖中傳輸?shù)哪芰繐p耗。光源有足夠大的功率，以保證質(zhì)量合適的光到達探測器，確保足夠大的信噪比。具有良好的穩(wěn)定性，可在室溫下連續(xù)長期的工作。使用壽命長。價格低。光纖傳感器所用光源必須與

光纖傳感器的特點相容

體積小，便于5光子的基本屬性光具有波粒二象性，研究光與物質(zhì)的相互作用時，其粒子屬性較為明顯。光子的能量ε與光頻率γ的關(guān)系：ε=hγ;h為普朗克常數(shù)。光子靜止質(zhì)量：m=0光子運動質(zhì)量：m=ε/c2光子動量p=mc光子具有兩種可能的偏振態(tài)光子具有自旋發(fā)光機理光子的基本屬性光具有波粒二象性，研究光與物質(zhì)的相互作用時，其6原子能級和簡并度

原子的能量由周圍軌道上運動的電子的動能和勢能之和表示。特定原子的能量只能取特定的某些分離值，稱為能級。基態(tài)：能量最低的能級狀態(tài)。激發(fā)態(tài)：能量高于基帶的其他能級狀態(tài)。簡并度：同一能級所對應(yīng)的不同電子運動狀態(tài)的數(shù)目。發(fā)光機理原子能級和簡并度原子的能量由周圍軌道上運動的7原子的分布

熱平衡狀態(tài)下，絕大多數(shù)原子都處于較低的能級，只有少量原子處于高能級。服從波爾茲曼分布：k=1.38*10-23波爾茲曼常數(shù)；T為熱平衡時的絕對溫度；Ni為處在Ei能級的原子數(shù)；gi為Ei能級的簡并度。發(fā)光機理原子的分布

熱平衡狀態(tài)下，絕大多數(shù)原子都處于較低的能級，只有8光與物質(zhì)相互作用的三種基本過程

光的自然輻射光的受激輻射光的受激吸收

發(fā)光機理光與物質(zhì)相互作用的三種基本過程光的自然輻射發(fā)光機理9光的自然輻射

處在高能級E2的原子，在沒有外界的影響下，自發(fā)的從高能級E2向低能級E1躍遷，同時釋放出能量為hγ的光子，且：hγ=E2-E1

特點：自發(fā)發(fā)射只存在從高能級到低能級的過程,從E1到E2自發(fā)躍遷率為零。不受外界的影響，不能人為控制。自發(fā)躍遷概率和光場強度無關(guān)發(fā)光機理光的自然輻射

處在高能級E2的原子，在沒有外界的影響下，自發(fā)10光的受激輻射處在高能級E2的原子,受到外來能量ε=hγ=E2-E1的光照射時，由于外來光的激勵而躍遷到低能級E1，同時釋放出一個與外來光子完全相同的光子。

特點：外來光子能量滿足ε=hγ=E2-E1時，才能引起受激輻射。受激輻射所發(fā)出的光子與外來光子的特性完全相同。外來光得到了放大。受激輻射的光為相干光。受激輻射概率和感應(yīng)光場的強度成正比。光的受激輻射11光的受激吸收處在低能級E1的原子吸收外來能量ε=hγ=E2-E1，由于外來光的激勵而躍遷到高能級E2。

特點：外來光子能量滿足ε=hγ=E2-E1時，才能引起受激吸收。與光的受激輻射過程相反，且發(fā)生的概率相同。受激吸收概率和感應(yīng)光場的強度成正比。光的受激吸收12原子的自發(fā)輻射、受激吸收和受激輻射原子的自發(fā)輻射、受激吸收和受激輻射13吸收媒質(zhì)N2＜N1，在這種媒質(zhì)中，受激吸收過程占主要地位，光波經(jīng)過媒質(zhì)時強度按指數(shù)規(guī)律衰減，光波被吸收。當原子系統(tǒng)處于熱平衡時，有

式中:k是玻爾茲曼常數(shù);K是絕對溫度。在熱平衡系統(tǒng)中，N2總是小于N1，光波總是被吸收。吸收媒質(zhì)14放大媒質(zhì)N2＞N1，在這種媒質(zhì)中，受激輻射占主導(dǎo)地位，光波經(jīng)過媒質(zhì)時強度按指數(shù)規(guī)律增加，光波被放大。N2＞N1的媒質(zhì)是一種處于非熱平衡狀態(tài)下的反常情況，稱之為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)或集居數(shù)反轉(zhuǎn)，這種媒質(zhì)對應(yīng)于激光型放大的情況。放大媒質(zhì)15光的放大

外界向物質(zhì)提供能量，使得物質(zhì)處于非熱平衡狀態(tài)時，實現(xiàn)集居數(shù)的反轉(zhuǎn)，從而為光放大提供了條件。用強光來進行激勵時，則稱為光泵浦。在外界激勵下，受激輻射所發(fā)出的光子與外來光子的特性完全相同。外來光得到放大。光的放大

外界向物質(zhì)提供能量，使得物質(zhì)處于非熱平衡狀態(tài)時，實16幾種主要的光源光源分為兩大類：相干光源：基于原子受激輻射發(fā)光，例如：激光器非相干光源：基于原子自發(fā)輻射發(fā)光，例如：白熾燈，半導(dǎo)體發(fā)光二極管幾種主要的光源17白熾燈------非相干光源

熱光源的一種，它是靠電能加熱金屬絲，使得它在真空或者惰性氣體中達到白熾狀態(tài)而發(fā)光。光譜范圍：400~3000nm，光譜最大值的位置取決于熾熱體溫度。燈絲：鎢優(yōu)點：熔點高，電阻大，蒸發(fā)率小，強度大，加工容易。缺陷：提高燈絲的溫度，可以提高發(fā)光效率，但是鎢在高溫下，揮發(fā)快，燈絲變細，玻璃殼發(fā)黑，影響亮度，影響壽命。改進：鹵鎢燈優(yōu)點：燈絲蒸發(fā)出來的鎢分子，在管壁附近與鹵族元素化合產(chǎn)生揮發(fā)性的鹵化鎢分子，鹵化鎢分子擴散到高溫的燈絲附近，再次分解為鹵族元素和鎢分子，實現(xiàn)了鎢分子的再生循環(huán)。光通量穩(wěn)定、壽命長。缺點：價格昂貴，管壁溫度高。白熾燈------非相干光源

熱光源的一種，它是靠電能加熱金18激光器—相干光源產(chǎn)生激光震蕩的三個要素：激光物質(zhì)，光諧振器，激發(fā)裝置激發(fā)裝置：將能量輸入激光物質(zhì)，使其實現(xiàn)原子數(shù)反轉(zhuǎn)。用強光進行激勵時，則稱為光泵浦。光諧振器：提供光學(xué)正反饋,控制震蕩光束的特性激光物質(zhì)：激光器的核心，處于集居數(shù)的反轉(zhuǎn)狀態(tài)，通過一連串的連鎖反應(yīng)（自發(fā)輻射受激輻射受激輻射）產(chǎn)生受激輻射。激光器—相干光源19半導(dǎo)體發(fā)光二極管ppt課件20半導(dǎo)體發(fā)光二極管ppt課件21激光的特性單色性：用頻譜分布的寬度，即譜線寬度來表示，頻帶越窄，光源單色性越好。相干性：不同時刻空間不同點上兩個光波場的相關(guān)程度。激光的高度空間相干性使得激光束在空間發(fā)散角極小。方向性：空間發(fā)散角小。不同類型的激光器方向性的差別很大，它與工作物質(zhì)良好的均勻性，光腔類型，腔長、激勵方式等有關(guān)。方向性由好到差依次為：氣體激光器，固體激光器，半導(dǎo)體激光器高強度：高的輸出功率。激光的特性22固體、氣體激光器固體激光器：激光物質(zhì)為固體，可以產(chǎn)生很高的脈沖功率；適用于傳感和信號處理系統(tǒng)中高功率相干光源。氣體激光器：激光物質(zhì)為氣體，可以產(chǎn)生很高的連續(xù)功率。適用于要求高度相干光源的傳感器。固體、氣體激光器23固體激光器示意圖固體激光器示意圖24類型固體激光器：

Nd:YAG激光器（釹釔鋁石榴石晶體激光器）波長---1.06um氣體激光器：He-Ne激光器波長---0.6382um, 1.15umAr離子激光器波長---0.516umCO2激光器波長---紅外波段KrF激光器波長---248nm

類型25半導(dǎo)體光源

半導(dǎo)體晶體的特點是許多離散的能級形成能帶。能帶分為價帶、導(dǎo)帶和禁帶。本征（純凈）半導(dǎo)體在絕對零度的理想狀態(tài)由一個被電子完全充滿的價帶和一個完全沒有電子的導(dǎo)帶組成，二者之間是禁帶。這時半導(dǎo)體是一個不導(dǎo)電的絕緣體。但是，本征半導(dǎo)體的禁帶寬度較小，在熱運動或其他外界因素的作用下,價帶的電子激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶.這時導(dǎo)帶有了電子,價帶有了空穴，使本征導(dǎo)體形成導(dǎo)電特性。半導(dǎo)體光源

半導(dǎo)體晶體的特點是許多離散的能級形成能帶。能帶分26半導(dǎo)體發(fā)光二極管ppt課件27在熱平衡時，電子在能帶中能級上的分布服從費米分布，即能級E被電子占據(jù)的幾率為：式中，是費米能級。它是半導(dǎo)體能級的一個特征參數(shù)，并非實在的能級，由介質(zhì)材料摻雜濃度和溫度決定，反映電子在能級上的分布情況。對本征半導(dǎo)體，費米能級在禁帶寬度中間位置。K是波爾茲曼常數(shù)，T是絕對溫度。在熱平衡時，電子在能帶中能級上的分布服從費米分布，即能級E被28PN結(jié)的形成

半導(dǎo)體材料加進施主雜質(zhì)時，成為含有大量自由電子的N型材料。半導(dǎo)體材料加進受主雜質(zhì)時，成為含大量空穴的P型材料。如果一塊晶片采用不同摻雜工藝使一邊形成N型半導(dǎo)體，另一邊形成P型半導(dǎo)體，那么在P型和N型交界處形成PN結(jié)。PN結(jié)的形成

半導(dǎo)體材料加進施主雜質(zhì)時，成為含有大量自由電子29PN結(jié)PN結(jié)30PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)正向偏置：外加電壓打破了原來的動態(tài)平衡。擴散運動超過了漂移運動，P區(qū)的空穴將通過PN結(jié)源源不斷地流向N區(qū)，N區(qū)的電子也流向P區(qū)，形成正向電流。由于P區(qū)的空穴和N區(qū)的電子都很多，所以這股正向電流是大電流。同時通過自發(fā)發(fā)射或受激輻射復(fù)合和發(fā)光。PN結(jié)反向偏置：外電場的方向和自建場相同，多數(shù)載流子將背離PN結(jié)的交界面移動，使空間電荷區(qū)變寬。空間電荷區(qū)內(nèi)電子和空穴都很少，它變成高阻層，因而反向電流非常小。

PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)正向偏置：外加電壓打破了原來的動31當注入電子在PN結(jié)附近與空穴復(fù)合時，將發(fā)出某種光頻率的電磁輻射。復(fù)合發(fā)出的光波波長由禁帶寬度決定式中，是普朗克常數(shù)，=4.13570*10-15；c是光速；是取決于半導(dǎo)體材料的固有值。當注入電子在PN結(jié)附近與空穴復(fù)合時，將發(fā)出某種光頻率的電磁輻32并非所有材料在諸如電子與空穴復(fù)合時都發(fā)出有用的光波。在電子和空穴復(fù)合時，也有一些材料釋放的能量變成熱耗散沒有產(chǎn)生光，有一些則可能一部分變成熱能而另一部分產(chǎn)生光。半導(dǎo)體砷化鎵（GaAs）等材料在諸如電子和空穴復(fù)合時，發(fā)出有用的光輻射概率很大，因此被廣泛的用作為半導(dǎo)體發(fā)光材料。并非所有材料在諸如電子與空穴復(fù)合時都發(fā)出有用的光波。在電子和33BandgapEnergyandwavelengthofvarioussemiconductors

各種半導(dǎo)體材料的帶隙能量和發(fā)光波長Gallium:鎵Phosphide:磷化物Aluminum:鋁Arsenide:砷化物Indium:銦BandgapEnergyandwavelength34帶隙輻射時導(dǎo)帶中多余電子降至價帶的結(jié)果，屬于自然輻射（常稱為熒光）。由于自然輻射的復(fù)合發(fā)光機構(gòu)、相位和輻射方向是不可能完全相同的，能捕獲參與輻射的載流子的能級也很多，因此，自然輻射產(chǎn)生的光不會具有單一的發(fā)光波長。發(fā)光二極管的發(fā)光就是基于自然輻射。帶隙輻射時導(dǎo)帶中多余電子降至價帶的結(jié)果，屬于自然輻射（常稱為35當自然輻射所產(chǎn)生的光子通過晶體時，一旦經(jīng)過已激發(fā)的電子附近，該電子就以某種幾率受到光子的激勵，來不及自然輻射就和空穴復(fù)合放出新的光子。這種由光子誘使以激發(fā)電子復(fù)合而放出新光子的現(xiàn)象，稱為受激輻射。如果注入電流足夠強，形成和熱平衡狀態(tài)相反的電子分布（粒子束反轉(zhuǎn)分布），這樣就能形成很大的輻射密度。除克服吸收、散射等損耗外，自然輻射的光激勵電子復(fù)合過程，被受激勵輻射加速，激光作用開始，再加上反射反饋，便產(chǎn)生激光。半導(dǎo)體激光二極管的發(fā)光就是基于這種受激輻射。當自然輻射所產(chǎn)生的光子通過晶體時，一旦經(jīng)過已激發(fā)的電子附近，36在光電器件中,自發(fā)發(fā)射、受激輻射和受激吸收過程總是同時出現(xiàn)的。但對于各個特定的器件,只有一種機理起主要作用。這三種作用機理對應(yīng)的器件分別是：發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器和光電二極管。工作在熒光區(qū)的半導(dǎo)體光源稱為半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LightEmittingDiode）或LED；工作在激光區(qū)的半導(dǎo)體光源稱為半導(dǎo)體激光二極管（LaserDiode）或LD。在光電器件中,自發(fā)發(fā)射、受激輻射和受激吸收過程總是同時出現(xiàn)的37半導(dǎo)體發(fā)光二極管ppt課件38LightEmittingDiode(LED)

半導(dǎo)體發(fā)光二極管發(fā)光二極管是用導(dǎo)體材料制作的正向偏置的PN結(jié)二極管。工作原理：它的發(fā)射過程主要對應(yīng)光的自發(fā)發(fā)射過程。當注入正向電流時，注入的非平衡載流子（電子－空穴對）在擴散過程中復(fù)合發(fā)光。——非相干光。LightEmittingDiode(LED)

半導(dǎo)體39LED的PI特性曲線LED的PI特性曲線40結(jié)構(gòu)和分類

按光輸出的位置不同，發(fā)光二極管可分為邊發(fā)射型和面發(fā)射型。LED既可以用PN同質(zhì)結(jié)制造，也可以用雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)。但后者能控制發(fā)射面積，且消除了內(nèi)吸收，具有更優(yōu)良的特性。結(jié)構(gòu)和分類

按光輸出的位置不同，發(fā)光二極管可分為邊發(fā)射型和面41同質(zhì)結(jié)在結(jié)兩邊使用相同的半導(dǎo)體材料。這種結(jié)沒有帶隙差，因而折射率差很小(0.1%-1%)，有源區(qū)對載流子和光子的限制作用很弱，做成激光器時閾值電流很大，不能在室溫連續(xù)工作。同質(zhì)結(jié)在結(jié)兩邊使用相同的半導(dǎo)體材料。這種結(jié)沒有帶隙差，因而折42雙異質(zhì)結(jié)

若在寬帶隙的P型和N型(如GaALAs)半導(dǎo)體材料間插進一薄層窄帶隙的有源區(qū)材料(如GaAs)，則帶隙差形成的勢壘將電子與空穴限制在中間復(fù)合發(fā)光，稱為雙異質(zhì)結(jié)。雙異質(zhì)結(jié)中帶隙差的出現(xiàn)也使折射率差增大(可達5%左右)，使光場亦有效地.限制在有源區(qū)。載流子和光場的限制使激光器的閾值電流密度大大下降，可實現(xiàn)室溫連續(xù)工作。雙異質(zhì)結(jié)

若在寬帶隙的P型和N型(如GaALAs)半導(dǎo)體材料43LED可以制成面發(fā)光二極管和邊發(fā)光二極管兩種面發(fā)光二極管特點：把發(fā)光的活動已限制于小面積，使熱阻減小，能在很高電流密度下工作，具有高的內(nèi)部效率，結(jié)果在正面獲得高的面輻射強度和高運行速率。雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的LED用帶隙能量大和內(nèi)部吸收小的材料，獲得的電流密度大于1000A/cm2，且背面反射強，使面輻射強度加大兩倍。面發(fā)光二極管與光纖的耦合效率較低，一般低于10%，主要因為產(chǎn)生的光功率分布在太大的立體角內(nèi)。因此，這種LED僅適用于多模光纖系統(tǒng)。LED可以制成面發(fā)光二極管和邊發(fā)光二極管兩種面發(fā)光二極管特點44雙異質(zhì)結(jié)面發(fā)光LED雙異質(zhì)結(jié)邊發(fā)光LED雙異質(zhì)結(jié)面發(fā)光LED雙異質(zhì)結(jié)邊發(fā)光LED45邊發(fā)光二極管已經(jīng)非常接近于半導(dǎo)體激光管，只是在設(shè)計時抑制反饋的產(chǎn)生，而阻止了受激輻射的產(chǎn)生。光輸出的時間上是非相干的，但它的空間相干性要比面發(fā)光二極管高的多。因此，邊發(fā)光二極管所產(chǎn)生的總功率小于面發(fā)光二極管，但其亮度卻很高。邊發(fā)光二極管的高亮度有利于與光纖的耦合。因此，這種發(fā)光二極管不僅適用于多模光纖系統(tǒng)，也可用于單模光纖系統(tǒng)。一般常用的有InGaAsP/InP雙異質(zhì)結(jié)邊發(fā)光二極管。邊發(fā)光二極管已經(jīng)非常接近于半導(dǎo)體激光管，只是在設(shè)計時抑制反饋46基本性質(zhì)1發(fā)散角：光束的發(fā)散角大。發(fā)射譜線：由于是自發(fā)發(fā)射，而導(dǎo)帶和價帶中都包含很多能級，所以復(fù)合發(fā)光的光子能量有一個較寬的范圍，造成譜線較寬。基本性質(zhì)147基本性質(zhì)2

響應(yīng)速度：發(fā)光二極管的響應(yīng)速度受載流子自發(fā)復(fù)合壽命時間所限制。為減小載流子的壽命時間，復(fù)合區(qū)往往采用高摻雜或使LED工作在高注入電流密度下。半導(dǎo)體激光器的調(diào)制速率可達到吉赫茲的數(shù)量級，而國產(chǎn)LED的調(diào)制速率目前僅為200-300MHz。熱特性：發(fā)光二極管的輸出功率，也隨溫度的升高而減小。但由于它不是閾值器件，所以輸出功率不會像激光器那樣隨溫度發(fā)生很大的變化，在實際使用中也可以不進行溫度控制。半導(dǎo)體發(fā)光二極管產(chǎn)生的是非相干熒光，輸出功率小，一般光功率峰值最多幾十毫瓦；但是，發(fā)光二極管運行電流密度小，管子壽命長，而且輸出光功率—電流特性曲線的線性密度極好。所以它在一些速率不太高、傳輸距離不太長的系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。基本性質(zhì)2

響應(yīng)速度：發(fā)光二極管的響應(yīng)速度受載流子自發(fā)復(fù)合48衡量LED性能的還有電學(xué)參數(shù)（如工作電流、正向電流、反向電流等）、熱學(xué)參數(shù)（如結(jié)溫、環(huán)境溫度和貯存溫度等）等。衡量LED性能的還有電學(xué)參數(shù)（如工作電流、正向電流、反向電流49LEDCouplingtoaFiber

LED和光纖的耦合LEDCouplingtoaFiber

LED和光50LEDSpectralCharacteristics

LED光譜特性LEDSpectralCharacteristicsFWHM(FullWidthHalfMaximum)-WidthofspectrumatthepointwheretheintensityfalltohalfofthemaximumvalueAwiderspectrumcausesincreaseddispersion850nm-FWHM=60nm,1300nm(Surface-Emitting)-FWHM=110nm,1300nm(Edge-Emitting)-FWHM=50nmFigure5.1LEDOpticalSpectra(IllustrationcourtesyofForce,Inc.)LEDSpectralCharacteristics

L51LEDTemperatureEffects

LED的溫度特性LEDTemperatureEffects

LED的溫度52PrincipleoftheLaserDiode

激光器的工作原理半導(dǎo)體激光二極管（LD）PrincipleoftheLaserDiode

激53半導(dǎo)體激光器的激射條件有源區(qū)里產(chǎn)生足夠的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布；存在光學(xué)諧振機制，并在有源區(qū)里建立起穩(wěn)定的振蕩。半導(dǎo)體發(fā)光二極管ppt課件54半導(dǎo)體激光二極管特點既具有半導(dǎo)體器件的優(yōu)點，又具有激光的單色性、相干性、方向性好和亮度高的特點，是光纖系統(tǒng)的最佳光源。半導(dǎo)體激光二極管特點既具有半導(dǎo)體器件的優(yōu)點，又具有激光的單色55半導(dǎo)體激光二極管同半導(dǎo)體發(fā)光二極管的分界點是門限電流。降低激光管的門限電流是設(shè)計激光器的關(guān)鍵。采用雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)制作的激光二極管將門限電流降低到103A/cm2以下，實現(xiàn)在室溫下連續(xù)工作。以GaAs雙異質(zhì)結(jié)激光二極管為例，這一激光器中存在著由不同材料形成的兩個結(jié),而激活區(qū)是GaAs薄層。它在室溫下的門限電流比同質(zhì)結(jié)激光器減少兩個量級，因此可以實現(xiàn)室溫下連續(xù)運轉(zhuǎn)。這種雙異質(zhì)結(jié)GaAs激光器在室溫下可獲得數(shù)十毫瓦的輸出功率，波長位于0.84~0.90um，壽命已超過百萬小時，是目前光纖系統(tǒng)的最重要光源。半導(dǎo)體激光二極管同半導(dǎo)體發(fā)光二極管的分界點是門限電流。降低激56半導(dǎo)體激光二極管產(chǎn)生的激光有多模和單模。由激光二極管的振蕩光譜與工作電流的關(guān)系可知，工作電流剛剛超過門限電流時，激光二極管產(chǎn)生的是多模振蕩，隨著電流增大，逐漸向單模收斂。此時器件溫度上升，發(fā)射波長向長波長側(cè)移動。因此需要進行一些特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計才能獲得單模輸出。半導(dǎo)體激光二極管產(chǎn)生的激光有多模和單模。由激光二極管的振蕩光57激光二極管中模式強度起伏將形成噪聲。因此，單模激光二極管可將噪聲功率降到最小，系統(tǒng)帶寬最大。激光二極管中模式強度起伏將形成噪聲。因此，單模激光二極管可將58TemperaturedependenceofLaserDiode

激光二極管的溫度特性TemperaturedependenceofLase59StructureofapracticalLaserDiode

實際的激光二極管的結(jié)構(gòu)StructureofapracticalLaser60PhotosofLaserDiode

激光二極管圖片PhotosofLaserDiode

激光二極管圖片61半導(dǎo)體激光二極管缺點工作一定時期后將逐漸退化，有些特性將變質(zhì)；而這些變化是不可逆轉(zhuǎn)的，最終是使激光管不能使用。最顯著的變化是門限電流值加大，典型激光二極管作壽命實驗，在實驗室測量的光功率-電流特性曲線表明，每隔100~200h測量一條曲線,約1700h后這激光二極管再不能提供連續(xù)波運行。半導(dǎo)體激光二極管缺點工作一定時期后將逐漸退化，有些特性將變質(zhì)62半導(dǎo)體激光器的性質(zhì)1閾值性質(zhì)：I＜Ith時，超輻射狀態(tài)。I＞Ith時，輸出激光。效率：(1)功率效率（2）內(nèi)量子效率（3）外量子效率半導(dǎo)體激光器（LD）半導(dǎo)體激光器的性質(zhì)1閾值性質(zhì)：I＜Ith時，超輻射狀態(tài)。I63半導(dǎo)體激光器的性質(zhì)2外微分量子效率:P－I特性曲線的線性部分的斜率溫度特性：由于半導(dǎo)體激光器外微分量子效率隨溫度地升高而下降；閾值電流隨溫度的升高而變大。半導(dǎo)體激光器（LD）半導(dǎo)體激光器的性質(zhì)2外微分量子效率:P－I特性曲線的線性64激光器的PI曲線半導(dǎo)體激光器（LD）激光器的PI曲線半導(dǎo)體激光器（LD）65激光器的瞬態(tài)性質(zhì)1電光延遲時間：激光輸出與注入電脈沖之間都存在一個時間延遲，一般為納秒的量級。張弛振蕩：當電流脈沖注入激光器以后，輸出光脈沖表現(xiàn)出衰減式的振蕩。張弛振蕩的頻率一般在幾百MHz-2GHz的量級。自脈動現(xiàn)象：激光器在某些注入電流下發(fā)生的一種持續(xù)振蕩。激光器激射以后,先出現(xiàn)一個張弛振蕩的過程，隨后則開始持續(xù)自脈動。這種現(xiàn)象并非普遍，往往伴有多光束發(fā)射，并有兩種不同的發(fā)射波長。半導(dǎo)體激光器（LD）激光器的瞬態(tài)性質(zhì)1電光延遲時間：激光輸出與注入電脈沖之間都存66激光器的瞬態(tài)性質(zhì)2半導(dǎo)體激光器（LD）激光器的瞬態(tài)性質(zhì)2半導(dǎo)體激光器（LD）67激光器的瞬態(tài)性質(zhì)3碼型效應(yīng)：脈沖序列中較長的連“0”以后出現(xiàn)的“1”碼光脈沖的幅度明顯下降。半導(dǎo)體激光器（LD）激光器的瞬態(tài)性質(zhì)3碼型效應(yīng)：脈沖序列中較長的連“0”以后出現(xiàn)68激光器的瞬態(tài)性質(zhì)4結(jié)發(fā)熱效應(yīng)：注入電流的熱效應(yīng)會引起激光器的閾值電流以及輸出光功率的變化。半導(dǎo)體激光器（LD）激光器的瞬態(tài)性質(zhì)4結(jié)發(fā)熱效應(yīng)：注入電流的熱效應(yīng)會引起激光器的69IOEM模塊(Integratiedopticselectronicsmodule—集成光電子模塊)

將發(fā)光光源及探測器以及二者的輔助及激勵電路，甚至還有運算部分集成在一起而構(gòu)成的一個模塊。它可適用于一些特殊而又有固定場合的光纖傳感器，同時也代表了一種光纖傳感器的發(fā)展趨勢。消除了額外的封裝和引線