半导体光源工作原理及涉及器件有哪些

光纤通信中，电光转换与光电转换是核心环节。音频信号光纤传输系统主要包含光信号发送器、光信号接收器以及传输光纤三部分。工作时，先将音频源信号输入发送器，产生对应的光信号，再经光纤传输至接收器，最后解调出原始音频信号。

半导体发光二极管（LED）是低速短距离光通信中常用的非相干光源。其核心结构为N-P-P三层，中间有源层由带隙较窄的直接带隙GaAs P型半导体组成，两侧则是带隙较宽的AlGaAs N型和P型材料，这种结构被称为双异质结（DH）。

为了保证低传输损耗，发光器件的中心波长必须处于光纤的低损耗窗口内，如850nm、1300nm或1600nm附近。本实验中LED波长为850nm，接收器峰值响应波长也相近。系统频带宽度主要取决于发射端调制电路和接收端功放电路的幅频特性。

当在N-P-P双异质结两端施加偏压时，N层会向有源层注入导电电子。由于右侧P-P异质结的阻挡作用，电子无法进入右侧P层，只能被限制在有源层内与空穴复合。这一复合过程会释放能量，从而产生光子。