光纤耦合的半导体激光器的输出光亮度和什么因素有关？（浙大光学工程考研题）

光纤耦合的半导体激光器的输出光亮度也就是指光纤尾纤输出的光亮度。

光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。

所以这里能找到相关项：发光强度、方向、光纤类型。

发光强度主要与半导体芯片的出光功率及耦合效率有关，如果光纤长度很长还得考虑光纤损耗。

而对于光纤来说，光纤的NA是一定的，如果波长不变，发散角是不变的。但激光器是可调谐半导体激光器或者芯片工作温度发生变化，这些会导致输出波长变化。

光纤分为单模光纤和多模光纤，单模光纤芯径小，几个微米，而多模光纤芯径大，50um 以上，这样发光面就有不小的差别。

综上

光纤耦合的半导体激光器的输出光亮度 是在不考虑波长的情况下 激光器芯片输出功率越高，耦合效率越大，使用的光纤芯径越小，亮度越大。

额，自己写的不知道对不对，有错就抱歉了。导带极值在<110>，建立空间直角坐标系。若B在<111>方向，由空间几何知识可以算出，cos2θ＝2/3，sin2＝1/3，或者cos2θ＝0，sin2θ＝1故有两个吸收峰。同理得到在100方向有2个吸收峰，110方向有3个吸收峰，任意方向有6个吸收峰。

如果用适当波长的光照射半导体，

那么电子在吸收了光子后将由价带跃迁到导带，

而在

价带上留下一个空穴，

这种现象称为光吸收。

半导体材料吸收光子能量转换成电能是光电器

件的工作基础。光垂直入射到半导体表面时，进入到半导体内的光强遵照吸收定律：





0

1

x

x

I

I

r

e









式中，

x

I

表示距离表面

x

远处的光强；

0

I

为入射光强；

r

为材料表面的反射率；



为材料

吸收系数，与材料、入射光波长等因素有关。

1

本征吸收

半导体吸收光子的能量使价带中的电子激发到导带，

在价带中留下空穴，

产生等量的电

子与空穴，这种吸收过程叫本征吸收。

要发生本征光吸收必须满足能量守恒定律，也就是被吸收光子的能量要大于禁带宽度

g

E

，即

g

h

E





，从而有：

0

0

1.24

g

g

g

E

h

hc

E

m

eV

E

















其中

h

是普朗克常量，

ν

是光的频率．

c

是光速，

ν0

：材料的频率阈值，

λ0

：材料的波长阈

值，下表列出了常见半导体材料的波长阀值。

几种重要半导体材料的波长阈值

电子被光激发到导带而在价带中留下一个空穴，

这种状态是不稳定的，

由此产生的电子、

空穴称为非平衡载流子。

隔了一定时间后，

电子将会从导带跃迁回价带，

同时发射出一个光

子，光子的能量也由上式决定，

这种现象称为光发射。光发射现象有许多的应用，

如半导体

发光管、

半导体激光器都是利用光发射原理制成的，

只不过其中非平衡载流子不是由光激发

产生，

而是由电注入产生的。

发光管、

激光器发射光的波长主要由所用材料的禁带宽度决定，

如半导体红色发光管是由

GaP

晶体制成，而光纤通讯用的长波长（

1.5μm

）激光器则是由

Ga

x

In

1-x

As

或

Ga

x

In

1-x

As

y

P

1-y

合金制成的。

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