96芯帽式光缆接续包这样,双异质结激光器就在有源区的两侧分别限制了电子从右侧,空穴从左侧逸出。此外,由于所加异质材料N-GaAlAs的折射率也低于有源区材料P-GaAs的折射率,故按照前面的分析,N-GaAIAs与P-GaAs的边界也有导波作用,这个作用从左侧限制了光波的射出。从而,双异质结激光器的有源区两侧边界都对光波进行了限制综上两个方面所述,由于双异质结激光器在有源区两侧,既限制了载流子,又限制了光波,故它的光强分布基本被约束在有源区,而且阈值电流大大降低,实现了预期的目的。发光二较管又称LED,它的使用已经有四十多年的历史了,它们被广泛应用在各类电子设备中,也是光纤通信中经常使用的光源。它的优点在于较小的尺寸和较长的使用寿命。
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96芯帽式光缆接续包结构
但它也具有发光亮度低,光谱宽等缺陷,故发光二较管(LED)通常使用在低速、短距离光通信系统。发光二较管是非相干光源,是无阈值器件,它的基本工作原理是自发辐射1.LED的结构和工作原理LED通常采用双异质结芯片,把有源层夹在P型和N型限制层中间,如前所述这是因为同质结构的LED存在着两个缺点:区太发散,导致装置的效率很低;产生的光束太宽,导致光耦合效率太低。采用双异质结构可以增加光辐射的效率并更好地限制辐射光LED的基本工作原理是光的自发辐射。正向电压V提供的外加能量激发了处光输出于导带的电子和空穴进入耗尽区并且发生复合,促使发光三较管LED产生了能量:N-AlGaL-A与普通二较管以热能的方式释放能量不同,LED将大部分产生的能量以可见光的方式P-GaAs释放出来通常,用内部量子效率来衡量受激电子中产生光子的电子的比例,这样可以对输出的光功率进行定量的描述。
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光功率P是指每秒发光的能量,它等于光子数目乘以单个光子的能量E2。中国古代用“烽火台”启动紧急信号,欧洲人用旗语传送信息,这些都可以看做是原始形式的光通信。望远镜的出现,又较大地延长了这种目视光通信的距离,1880年,美国人贝尔(Be)发明了用光波作载波传送话音的“光电话”,这种光电话利用太阳光或弧光灯作光源,通过透镜把光束聚焦在送话器前的振动镜片上,使光强度随话音的变化而变化,实现话音对光强度的调制。在接收端,用抛物面反射镜把从大气传来的光束反射到硅光电池上,使光信号变换为电流,传送到受话器。由于当时没有理想的光源和传输介质,这种光电话的传输距离很短,并没有实际应用价值,因而进展很慢。然而,光电话仍是一项伟大的发明,它证明了用光波作为载波传送信息的可行性。
因此,可以说贝尔光电话是现代光通信的雏形。1960年,美国人梅曼(Maiman)发明了较好台红宝石激光器,给光通信带来了新的希望,和普通光相比,激光具有波谱宽度窄,方向性较好,亮度较高,以及频率和相位较一致的良好特性。激光是一种高度相干光,它的特性和无线电波相似,是一种理想的光载波。继红宝石激光器之后,氮氖(He-Ne)激光器、二氧化碳(CO2)激光器先后出现,并投人实际应用。激光器的发明和应用,使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段在这个时期,美国麻省理工学院利用He-Ne激光器和CO2激光器进行了大气激光通信试验。实验证明:用承载信息的光波,通过大气的传播,实现点对点的通信是可行的,但是通信能力和质量受气候影响十分严重。
由于雨、雾、雪和大气灰尘的吸收和散射,光波能量衰减很大。例如,暴雨能造成3~12dB/km的衰减,浓雾衰减高达60~200dB/km。另一方面,大气的密度和温度不均匀,造成折射率的变化,使光束位置发生偏移。因而通信的距离和稳定性都受到较大的限制,不能实现“全天”通信。虽然,固体激光器的发明大大提高了发射光功率,延长了传输距离,使大气激光通信可以在江河两岸、海岛之间和某些特定场合使用,但是大气激光通信的稳定性和可靠性仍然没有解决。为了克服气候对激光通信的影响,人们自然想到把激光束限制在特定的莖间丙传因而提出了透镜波导和反射镜波导的光波传输系统,透镜波导是在金属管内每隔一定距离安装一个透镜,每个透镜把经传输的光束会聚到下一个透镜而实现的。
反射镜波导和透镜波导相似,是用与光束传输方向成45°角的两个平行反射镜代替透镜而构成的、这两种波导,从理论上讲是可行的,但在实际应用中遇到了不可克服的困难。首先,现场施工中校准和安装十分复杂;其次,为了防止地面活动对波导的影响,必须把波导深埋或选择在人由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质,对光通信的研究曾一度走入了低谷车非常少的地区使用。介质新概念的,指出了利用光纤(OpticalFiber)进行信息传输的可能性和技术途径,莫定了现代光通信一光纤通信的基础。当时石英纤维的损耗高达1000dB/km以上,高银等人指出:这样大的损耗不是石英纤维本身固有的特性,而是由于材料中的杂质,例如过渡金属(Fe、Cu等)离子的吸收产生的。
材料本身固有的损耗基本上由瑞利(Rayleigh)散射决定,它随波长的四次方而下降,其损耗很小。因此有可能通过原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用的低损耗光纤。如果把材料中金属离子含量的比重降低到10以下,就可以使光纤损耗减小到10dB/km。再通过改进制造工艺的热处理提高材料的均匀性,可以进一步把损耗减小到几dB/km。这个思想和预测受到世界各国较大的重视。1970年,光纤研制取得了重大打破。在当年,美国康宁(Corning)公司就研制成功损耗20dB/km的石英光纤。它的意义在于:使光纤通信可以和同轴电缆通信竞争,从而展现了光纤通信美好的前景,促进了世界各国相继投入大量人力物力,把光纤通信的研究开发推向一个新阶段。
1972年,康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。1973年,美国贝尔(Be)实验室取得了更大成绩,光纤损耗降低到2.5dB/km。1974年降低到1.1dB/km。1976年,日本电报电话(NTT)公司等单位将光纤损耗降低到0.47dB/km(波长1.2pm)。在以后的10年中,波长为1.55gm的光纤损耗:1979年是0.20dB/km,1984年是0.157dB/km,1986年是0.154dB/km,接近了光纤低损耗的理论较限。1970年,作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展。当年,美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和当时的苏联先后打破了半导体激光器在低温(-200℃)或脉冲激励条件下工作的限制,研制成功室温下连续振荡的镓铝(GaAlAs)双异质结半导体激光器(短波长)。