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(1)基本原理

        發(fā)光二極管(LED)是非相干光源，它的基本工作原理是自發(fā)輻射。

        發(fā)光二極管與半導(dǎo)體激光器在材料、異質(zhì)結(jié)構(gòu)上沒有很大差別。二者在結(jié)構(gòu)上的主要差別是：發(fā)光二極管沒有光學(xué)諧振腔，不能形成激光。發(fā)光二極管的發(fā)光僅限于自發(fā)輻射，發(fā)出的是熒光，是非相干光。

(2)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)

       為了獲得高輻射度，發(fā)光二極管一般采用雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)。根據(jù)發(fā)光二極管的發(fā)光面與PN結(jié)的結(jié)平面平行或垂直而分為面發(fā)光二極管和邊發(fā)光二極管。它們的結(jié)構(gòu)如圖19所示。

(3)工作特性

       與半導(dǎo)體激光器相比，由于二者在發(fā)光機(jī)理和結(jié)構(gòu)上存在差異，因此使得它們在主要性能上存在明顯差異。

①PI特性

       發(fā)光二極管的PI特性曲線如圖20所示。發(fā)光二極管不存在閾值，輸出光功率與注入電流之間呈線性關(guān)系，且線性范圍較大。當(dāng)注入電流較大時(shí)，由于PN結(jié)的發(fā)熱，發(fā)光效率降低，出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。從圖中可以看出，在相同注入電流下面發(fā)光二極管的發(fā)輸出功率比邊發(fā)光二極管大。

②光譜特性

       由于發(fā)光二極管輸出的是自發(fā)輻射光，并且沒有光學(xué)諧振腔，所以輸出光譜要比半導(dǎo)體激光器寬得多。圖21給出了發(fā)光二極管的輸出光譜曲線。

③溫度特性

       與半導(dǎo)體激光器相比，發(fā)光二極管的溫度特性是很好的，如圖22所示。由于發(fā)光二極管的輸出光功率隨溫度變化不大，在實(shí)際使用中可以不加溫度控制。

圖19   發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)

圖20  發(fā)光二極管的P-I特性曲線

圖21  發(fā)光二極管的光譜曲線

圖22   發(fā)光二極管的溫度特性

④遠(yuǎn)場特性

       遠(yuǎn)場特性是距離器件輸岀端面一定距離的光束在空間上的分布。發(fā)光二極管輸出光的發(fā)散角角半導(dǎo)體激光器大。因此它與光纖耦合的效率很低.使得出纖光功率很低。

與半導(dǎo)體激光器相比，發(fā)光二極管的突出優(yōu)點(diǎn)是壽命長、可靠性高、調(diào)制電路簡單、成本低，所以它在一些傳輸速率不太高、傳輸距離不太長的系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。