– 2.2.2 F-P腔半导体激光器的结构与分类
1. F-P腔的作用 2. F-P腔激光器的结构与分类
1. 按垂直于PN结方向的结构分类
2. 按平行于PN结方向的结构分类
– 2.2.3 量子阱半导体激光器
– 2.2.4 分布反馈激光器
1. 结构特点
2. 工作原理
3. DFB激光器的优点
1. 纵模的概念
对于半导体激光器，当注入电流低于阈值时，发射光谱是 导带和价带的自发发射谱，谱线较宽；只有当激光器的注 入电流大于阈值后，谐振腔里的增益才大于损耗，自发发 射谱线中满足驻波条件的光频率才能在谐振腔里振荡并建 立起强场，这个强场使粒子数反转分布的能级间产生受激 辐射，而其他频率的光却受到抑制，使激光器的输出光谱 呈现出以一个或几个模式振荡，这种振荡称之为激光器的 纵模。
1. 单纵模振荡 2. 谱线窄，波长稳定性好 3. 动态谱线好 4. 线性度好
4. 半导体激光器的基本性质
– 2.2.5 发光二极管
1. 工作原理
2. 结构和分类
3. 基本性质
1. 发射谱线和发散角 2. 响应速度 3. 热特性 4. 优点
2.3 半导体激光器的模式性质
– 2.3.1 厄密-高斯模式的解 – 2.3.2 激光器的纵模
光纤通信系统
– 1.1.2 光纤的传输性质
损耗和色散是光纤的两个主要的传输特性 1. 光纤的损耗
1. 石英光纤的固有损耗 2. 非固有损耗
2. 光纤的色散
1.2 介质平板波导
– 1.2.1 基本波导方程式
均匀波导中的波动方程
2Ek2E0
非均匀波导中的波动方程
2E()2t2E
基本波导方程式
2. 单模光纤的零频率色散
– 1.5.4 单模光纤的极化
1. 单模光纤的极化演化
2. 极化色散
3. 单模单极化光纤
– 1.5.5 单模光纤的发展与演变
第2章 光源和光调制
2.1 激光原理的基础知识
– 原子能级的跃迁
1. 原子的能级
2. 能级的跃迁
原子中的电子可以通过和外界交换能量的方式发生量子跃迁， 或称能级跃迁。若电子跃迁中交换的能量是热运动的能量， 称为热跃迁；若交换的能量是光能，则称为光跃迁。
3. 模式色散和g的最佳值
折射率分布参数g应为：
g42 32 21121231
g21
1.5 单模光纤
– 1.5.1 单模光纤的基本分析
– 1.5.2 单模光纤的结构
– 1.5.3 单模光纤的频率色散
1. 单模光纤频率色散的计算
c L d d d 1 1 N d d V V b N 1 d d d 2 d V 2 2 b V N 1 2 n 1 V d 2 V 2 d V b
自发发射
2. 受激辐射和受激吸收
– 2.1.2 半导体中载流子的统计分布 1. 晶体的能带
2. 费米-荻拉克统计
电子是费米子，它在各能级上的分布，要受泡里不相容原理的限制， 即每个单电子量子态中最多只能容纳一个电子，它们或者被一个 电子占据，或者空着。电子在各能级中的分布服从费米-荻拉克统 计。
– 1.2.2 对称介质平板波导的传输模式
1. 对称介质平板波导中的波导方程式和模式
2. TE模式
3. 偶TE模式和奇TE模式
1. 偶TE模式
2. 奇TE模式
பைடு நூலகம்
4. 传输常数的确定
5. 模式截止条件 6. 对称介质板波导中的TM模
– 1.2.3 介质板波导中的多模群时延
在多模传输的介质板波导中，也会产生多模群时延失 真，使传输的光脉冲展宽 。不同模式所产生的最大群 时延差可用最低次模和最高次模的传输时间之差来表 示：
1
f E eEEf /kK 1
3. 各种半导体中电子的统计分布
– 2.1.3 PN结的能带
1. PN结的形成
2. PN结的能带
2.2 半导体激光器和发光二极管
– 2.2.1 半导体激光器
1. 激射条件
有源区里产生足够的粒子数反转分布； 存在光学谐振机制，并在有源区里建立起稳定的振荡。
2. 制作激光器的材料
– 1.3.2 阶跃折射率光纤中波动方程的解
1. 解的形式
1. 在纤芯中（r a），k＝k1＝k0n1
Ez1 Hz1
BAJuarei
2. 在包层里（r>a）， k＝k2＝k0n2
H Ezz22CDKwarei
2. 边界条件和特征方程 3. 光纤中的各种导模
4. 模式的场型图
– 1.3.3 近似解－－LP模
2. 由谐振条件求纵模的波长间隔
3. 纵模的性质
– 2.3.3 激光器的横模
近场图样和远场图样
2.4 半导体激光器的瞬态性质
– 2.4.1 瞬态过程
d dLdH
1.3 阶跃折射率光纤的模式理论
– 1.3.1 圆柱坐标系中的波导方程式
圆柱坐标系和直角坐标系的关系为：
圆柱坐标系中的波导方程
d2 dR 2 (rr)1 rdd(R r)r(k22r2 2)R(r)0
这个方程可以化为贝塞尔方程，在特定的边界条件下 求解R(r )，便可得到阶跃折射率光纤的模式情况。
uJ1(u) wK1(w)
J(u)
K(w)
3. 模功率分布 4. 阶跃折射率光纤中导模数量的估算
1.4 渐变折射率光纤的近似分析
– 1.4.1 渐变折射率光纤的近似解
1. 模式的量子力学解释
2. 传导模的WKBJ解 3. 转折点附近的解 4. 解的连续性和特征方程式
– 1.4.2 渐变折射率光纤特性的WKBJ法分析
1. LP模是线偏振模
LP模的名称来自英文Linearly Polarized Mode，即线性偏振模的 意思，可以证明，若将HEν＋1，m模和EH ν－1，m线性叠加，得 到的是直角坐标系中的线偏振模。
2. LP模的特征方程
由电磁场的边界条件（r＝a时，Ez，Hz，Eφ和Hφ分量应连 续），可以确定出LP νm模的特征方程为
1. 传输模式的数量
2. P模群和模群间隔
对阶跃折射率光纤，曾经通过对LP模的分析得到过p模 群的概念。也就是说，较高次模是分成群的，尽管 ν，m的组合不同，但只要ν＋2m＝p，那么这些不同 的LP模就有近似相等的传输常数，而用p模群来表示 这些简并模。
模群间隔为：
g2
dp
dp
p gg 21/22apm p ax g2