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毕业论文-基于LED的波长识别技术，共90页，30201字，附外文翻译
摘要
当代光通信网络的光学性能监测和光传感等领域对光信号波长识别技术提
出了越来越迫切的要求。近年来有文献报道将发光二极管（LED）用作光信号的
传感器，通过测量 LED 的感应结电压识别入射信号光的波长。这是一种新的波
长识别技术。
论文工作对使用发光二极管，包括 LED、半导体光放大器(SOA)和超辐射发
光二极管(SLD)为探头进行波长识别的方法进行了理论分析和实验研究。
理论工作分析了 LED 等半导体发光器件可以用作波长识别器件的机理。从
半导体材料载流子与入射光子相互作用的角度入手，推导了固定偏置电流下外
界注入光信号与发光器件有源区载流子浓度的关系，得到 LED 等半导体发光器
件的感应结电压与入射信号光的波长有一定的对应关系。进一步分析了发光器
件有源区材料、体积、掺杂浓度以及器件温度、偏置电流、入射信号光功率与
波长识别范围和探测灵敏度的关系。
实验工作搭建了测试平台，对使用 LED、SOA 和 SLD 等发光器件为探头的
测量系统的波长敏感特性进行研究。首先在 LED 的特性测量中观测到了透明电
流的实验现象，证明了使用发光器件进行波长识别的可行性。还对 SOA 和 SLD
作为探头的测量系统进行了研究，SOA 的透明电流和感应结电压实验现象更明
显，SLD 的实验结果更加理想，波长识别精度达到了 0.2nm。
论文对入射光功率，探头温度，增益谱等因素对系统探测精度的影响进行
了实验研究。实验数据和理论分析都表明，在被测试的器件中，同等外界环境
下，SLD 的波长敏感性优于 LED 和 SOA，最适用于波长检测。实验结果与理论
分析符合较好。
论文工作通过手动调节，对使用双电流偏置消除功率敏感的实验方案进行
了可行性研究。
关键词：波长识别，发光二极管，半导体光放大器，超辐射发光二极管，光性能监测

目录
摘要......II
ABSTRACT ...........V
目录...VII
第 一 章
引言 .....1
LED 波长识别技术应用背景 ..............1
LED 波长识别技术发展现状 ..............2
毕设工作的意义和内容 ........3
第 二 章 LED 等半导体发光器件波长敏感特性的理论分析 .............5
2 .1 半导体中的光发射过程和激射 ...........5
2.1.1 半导体材料中光子和电子的分布规律............6
2.1.2 三种跃迁速率的关系及 Bernard-Duraffourg 条件 ........9
2 .2 材料和结构对器件波长敏感特性的影响 ........12
第 三 章 利用 LED，SOA 和 SLD 进行波长识别的实验方案 .............21
二极管结构的半导体发光器件波长测量原理 21
波长敏感特性验证及测量系统 .........32
第 四 章 波长敏感特性实验结果整理和分析 ...........41
LED 实验结果 ......41
SOA 实验结果 ......43
4.2.1 SOA 透明电流曲线 ...........44
4.2.2 电流扫描探测透明点 ......45
4 .3 SLD 实验结果 ......48
4.3.1 SLD 透明电流曲线 ...........48
4.3.2 电流扫描探测透明点 ......50
4 .4 影响测量精度的因素 ..........51
4.4.1 入射光强对测量精度的影响..........51
4.4.2 探头温度变化对测量精度的影响..52
4.4.3 电噪声对测量精度的影响 ..............54
4 .5 结论 ........55
4 .6 今后工作的展望 ...57
第 五 章论文工作总结 ..59
参考文献.61
致谢.....63
声明.....63
附录.....65
外文翻译 1 ........65
译文 ..............65
原文 ..............72
外文翻译 2 ........76
译文 ..............76
原文 ..............83