LED和LD光調(diào)制的區(qū)別

高調(diào)制速率下的信號(hào)光源常用激光器來做信號(hào)源，而不采用LED。

半導(dǎo)體發(fā)光二極管由于不是閾值器件，它的輸出光功率不像半導(dǎo)體激光器那樣會(huì)隨注入電流的變化而發(fā)生突變，因此LED的PIV特性曲線的線性比較好。圖示出了LED與LD的PIV特性曲線的比較。由圖可見，其中LED1和LED2是正面發(fā)光型發(fā)光二極管的Pq特性曲線。LED3和LED4是端面發(fā)光型發(fā)光二極管的PIV特性曲線，可見，發(fā)光二極管的PIV特性曲線明顯優(yōu)于半導(dǎo)體激光器，所以在模擬光纖通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。但在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中，因?yàn)樗荒塬@得很高的調(diào)制速率（最高只能達(dá)到100 Mb/s）而受到限制。

至于為什么不能獲得高的調(diào)制速率，從光子的產(chǎn)生上來分析是：

LED是只能等上能級(jí)的電子自發(fā)地下降到低能態(tài)（也就是電子和空穴復(fù)合），產(chǎn)生自發(fā)輻射或者熱效應(yīng)。所以LED的響應(yīng)速度主要是由上能級(jí)的壽命決定。而LD因?yàn)橛泄馇划a(chǎn)生的光反饋，這個(gè)光可以把處于上能級(jí)的高能態(tài)的電子，通過受激輻射，下降到低能態(tài)。所以LD比LED更快。也可以說LD的光很大程度上是受限于皮秒ps的光子壽命，而LED受限于納秒ns的載流子壽命。從LD的光子壽命可以分析如下：

“估算無腔面鍍膜，折射率為3.5的300um長激光器器件中，光子壽命是多少？”

解：

激光器腔體中包含吸收損失α產(chǎn)生的增益循環(huán)表達(dá)式：

L=300um,R1=R2=0.3?先不看吸收損耗α=0，計(jì)算gCav=40cm-1

同時(shí)，cm-1為單位的增益可以轉(zhuǎn)換為s-1為單位的增益。

g[cm-1]=g[s-1]c/n

gcav除以c/n，就是g[s-1]值為3.3X105s-1

換成時(shí)間常數(shù)τp=3ps.

這個(gè)ps量級(jí)的光子壽命，就是半導(dǎo)體激光器可以快速調(diào)整的基本原因了。而LED的載流子壽命是ns級(jí)別。因此激光器可以調(diào)制到Gb/s,遠(yuǎn)比二極管的速度快。

不過也聽說國外有人用microLED做光調(diào)制到1~5 Gb/s。微LED波長430 nm，帶寬20 nm， 幾厘米的傳輸距離可以實(shí)現(xiàn)高速調(diào)制，

這家公司聽說已經(jīng)退出產(chǎn)品了，感興趣的可以聯(lián)系問問看，網(wǎng)址https://avicena.tech/

Avicena是一家位于加利福尼亞州山景城的企業(yè)，致力于開發(fā)基于Mirco LED 的超低能量光鏈路。這些互連為中等范圍提供一流的帶寬密度和能源效率。應(yīng)用包括 HPC、AI/ML 和內(nèi)存分解中的芯片到芯片互連，以及傳感器、5G 無線和航空航天中的下一代鏈路。