适用于可见光通信的LED器件

认为研究发光二极管(LED)器件调制特性以及在高速调制状态下的发光特性是提升新型可见光通信系统性能的关键问题之一,LED器件调制特性的提升可以显著拓展可见光通信系统的应用范围。基于LED器件的调频特性,通过分析发光器件和封装的结构及其他关键光电性能,提出建议:通过降低RC时间以及载流子自发辐射寿命,有效改善LED器件的响应速率,提高LED的调制带宽。     

载流子复合机制对不同发光波长InGaN基LED调制带宽的影响

传统的ABC模型主要用于研究InGaN量子阱中载流子的复合动态过程.使用传统的ABC模型计算载流子的复合速率和复合寿命,研究不同发光波长InGaN基LED的3 dB调制带宽与载流子复合机制的关系.计算分析结果表明,在相同的注入电流下,随着有效有源区厚度和量子阱层厚度的减小,400 nm近紫外、455 nm蓝光以及525 nm绿光三种发光波长LED的3 dB调制带宽均明显增大;在100 A/cm2的注入电流密度下,400,455,525 nm三种发光波长LED的3 dB调制带宽分别为62,88,376 MHz;在相同的电流密度下,LED的3 dB调制带宽随着In组分(In元素的原子数分数占In元素与Ga元素的原子数分数总和的比)的增加而增大;由于525 nm波长LED的In组分高,有效有源区厚度薄,所以源区载流子浓度高,在大电流密度下525 nm绿光LED的3 dB调制带宽达到376 MHz.     

用于提升可见光通信调制带宽的微尺寸LED性能研究

基于白光发光二极管(LED)的可见光通信、照明两用系统近年来得到广泛的研究,然而普通LED性能制约了可见光通信调制带宽.为进一步提高LED的调制带宽,可采用微尺寸LED.简要阐述了提高LED调制带宽的方法,综述了近年来在优化可见光通信调制带宽的微尺寸LED性能方面的进展,指出了未来微尺寸LED的研究方向.     

基于先进调制的高速可见光通信技术

基于发光二极管(LED)调制带宽限制了可见光通信(VLC)系统传输速率这一问题,从VLC系统的先进调制技术出发,探讨了类平衡-正交频分复用、无载波幅相调制和频域均衡单载波调制3种调制技术。对这3种调制技术原理和实验结果的分析与讨论,验证了先进调制技术在提升VLC系统传输容量上的可行性。     

A1GaInP四元系材料双异质结发光二极管的最佳Al组分分析

鉴于双异质结发光二极管(DH—LED)限制层的Al组分的不确定性,本文通过分析载流子在双异质结中的输运及受约束情况,从理论上剖析了Al组分确定为一个最合适的取值时,有源层中的载流子应有一个最大数量的复合,此时LED的复合效率最高、发光最强。这个最佳Al组分的确认,对于器件结构设计以及相关的MOCVD材料生长有指导意义。     

辐照条件下光电耦合器的电流传输比模型

研究了辐照对光电耦合器各组成部分光电参数影响的机理,建立了光电耦合器在辐照条件下的电流传输比(CTR)模型.研究结果表明,辐照在发光二极管(LED)中引入界面态陷阱,产生非辐射复合,使LED的输出光功率下降;辐照改变了光敏二极管的少数载流子扩散长度,使光照产生的等效载流子数减少,进而使同样光照下的光电流减少;辐照在晶体管基极引入表面态陷阱,使基极复合电流增加,晶体管增益下降,从而使光电耦合器CTR下降.实验结果验证了所得理论模型的正确性.     

基于DCO-OFDM水下可见光通信系统的预均衡技术

针对硬件预均衡技术和基于有限脉冲响应(FIR)滤波器的软件预均衡技术存在的问题,提出了数字预加重的软件预均衡技术,该技术根据发光二极管(LED)的频率响应参数针对性地补偿LED带宽,并设计了一套直流偏置光-正交频分复用(DCO-OFDM)水下可见光通信系统作为实验测试平台.实验结果表明:采用数字预加重技术后,LED调制...     

功率发光二极管的寿命预测

针对功率发光二极管(LED)的使用寿命问题,提出了利用阿仑尼斯模型预测功率发光二极管器件寿命的方法,以器件输出光功率P下降到初始值P0的50%为失效判据,通过对功率蓝光GaN LED芯片两个结温点的高温恒定应力加速寿命实验结果进行分析计算,求出了功率蓝光GaN LED器件在正常应力条件下的期望寿命,确定阿仑尼斯模型在功率发光二极管寿命实验过程中的适用性,为预测功率发光二极管寿命提供理论依据.     

AlGaInP四元系材料双异质结发光二极管的最佳Al组分分析

鉴于双异质结发光二极管(DH—LED)限制层的Al组分的不确定性，本文通过分析载流子在双异质结中的输运及受约束情况，从理论上剖析了Al组分确定为一个最合适的取值时，有源层中的载流子应有一个最大数量的复合，此时LED的复合效率最高、发光最强。这个最佳Al组分的确认，对于器件结构设计以及相关的MOCVD材料生长有指导意义。     

GaAs-GaAlAs DH面发射型LED的频率特性及其与外延参数的关系

本文从实验和理论上验证了DH LED的调制带宽(截止频率)与有源区掺杂浓度、有源区厚度、注入载流子密度的关系,得到了一些与理论计算相符的实验曲线;讨论了器件的光带宽与电带宽之间的关系和复合常数B的选取问题。     

调制激光激发PN结少数载流子分布及频域响应特性研究

为建立载流子辐射检测Si基太阳能电池的理论模 型,基于太阳能电池非线性耦合方程对调制激光激 励下Si太阳能电池过剩少数载流子的空间分布与频率响应特性进行了仿真分析,对基区、耗 尽层和发射区 的载流子分布与超带宽调制激光的波长、功率密度和调制频率的关系进行了定量研究,通过 仿真结果选定 调制激光的最佳参数范围,进行了载流子辐射频域响应和载流子寿命对频域响应影响的仿 真计算。仿真 结果表明,过剩载流子浓度随扫描频率的增加呈现非线性特征,所用仿真模型对激发参数和 输运参数有较高 的灵敏度。最后对Si基太阳能电池片进行了扫频验证实验,实验结果与仿真结果符合良好, 表明所使用的 仿真方法能够预测载流子辐射技术的检测结果,可用于对调制载流子辐射检测技术仿真和结 果预测。     

2ASK可见光通信系统的硬件设计与实现

可见光通信(VLC)是一种基于白光发光二极管(LED)的新颖无线光通信技术,它能够将照明以及通信两大功能合二为一。为了提高传输距离,考虑到白光LED本身带宽有限,提出一种二进制振幅键控(2ASK)调制预处理方案,设计与实现了相应的LED调制发射、解调接收系统。分模块阐述了系统各部分的原理与电路结构,并且在硬件实验中探究该通信系统的性能。结果证明,在调制信号频率为50 k Hz时,该系统最大不失真传输距离达到503 cm,满足低速、较长距离通信的要求。     

元素掺杂对LED器件空间辐射性能的影响

发光二极管(LED)是卫星光通信系统中重要的光源部件,它的工作性能直接影响着光通信系统的可靠性。对粒子辐照条件下LED器件的少数载流子寿命和输出光功率变化进行了深入的理论分析,依据理论分析展开数值模拟计算。结果表明,提高LED有源区Zn元素掺杂浓度可有效降低少数载流子的辐射寿命,在提高LED输出功率的同时有效提升器件的空间抗辐射性能。     

1.3μmInGaAsP/InP双异质结侧面发光二极管的研制

本文报导了1.3μmInGaAsP/InP双异质结侧面发光二极管的制备及器件特性。该器件在150mA直流工作电流下,输出功率大于1mW,尾纤输出功率大于30μW,最大可达56μW,调制带宽大于90MHz,加速老化实验外推的工作寿命大于10~4小时。     

VLC系统偏置电流对LED调制带宽的影响分析

偏置电流对LED内部温度、结电阻和载流子浓度产生的变化导致LED频率响应发生改变。分析了偏置电流对LED频率响应的影响机理以及对调制带宽的影响规律,并通过测试平台进行了测试验证。结果表明:红、绿、蓝LED工作在额定功率以下时,偏置电流与调制带宽基本处于线性正比关系,在接近和超过额定功率时,调制带宽变化缓慢并最终趋于稳定。偏置电流对荧光粉LED的调制带宽几乎没有影响。此研究对可见光通信系统偏置电流的选取及均衡电路的设计提供参考。     

LED非线性对基于正交频分复用可见光通信系统的影响

基于带有寄生参数的发光二极管(LED)Shockley方程,结合具有饱和特性的固态功率放大器的幅度传输模型,构建了可见光通信系统中LED的双向饱和非线性模型。基于该模型,通过蒙特-卡洛仿真分析了LED非线性对采用正交频分复用(OFDM)的可见光通信系统(VLC)性能的影响。分析结果表明OFDM的VLC系统性能受LEDI-V特性非线性、直流偏置电压、基带调制方式、调制信号切顶比率及方式的直接影响。     

基于PWC编码的mCAP可见光通信系统实验

针对可见光通信(VLC)系统中发光二极管(LED)有限的调制带宽,提出了 一种多带无载波幅度相位(mCAP)调制与成对编码(PWC)结合的混合方案.该方案中PWC技术将高频子带与低频子带进行配对和交织来有效克服信噪比(SNR)不平衡问题.通过实验验证,给出了在子带数分别为2、3、4和5的情况下PWC编码对应的最佳旋转角...     

InGaN/GaN多量子阱蓝光LED电学特性研究

对不同温度(120～363 K)下InGaN/GaN多量子阱(MQW)结构蓝光发光二极管(LED)的电学特性进行了测试与深入的研究.发现对数坐标下I-V特性曲线斜率随温度变化不大.分别用载流子扩散-复合模型和隧道复合模型对其进行计算,发现室温下其理想因子远大于2,并且随着温度的下降而升高;而隧穿能量参数随温度变化不大.这说明传统的扩散-复合载流子输运模型不再适用于InGaN/GaN MQW蓝光LED.分析指出由于晶格失配以及生长工艺的制约,外延层中具有较高的缺陷密度和界面能级密度,导致其主要输运机制为载流子的隧穿.     

光通信用的发光二极管

我们研制了光纤通信用的高亮度发光二极管。这种二级管是一种带光波导层的 GaAlAs-GaAs 端面辐射型结构。辐射率高达500W/球面度·厘米~2,耦合到光纤中的功率大于100μW。调制带宽为25MH_Z。由加速老化试验外推,寿命达几十万小时。也研究了带光纤封装的发光二极管。将耦合用的光纤尾端作成锥形,大大改善了耦合效率,用 NA=0.27的光纤,得到了560μW 的输入功率。     

具有输出光波导结构的光通信应用的高速GaAs-GaAlAs双异质结发光二极管

已有一些作者报道了GaAs-GaAlAs双异质结侧面发射器件。本文叙述了一种具有输出光波导和限制电流的反向p-n结的高速GaAs-GaAlAs双异质结侧面发光二极管(LED)(见图1)。这种器件有中等掺杂和薄有源层,因而兼顾了高速和大功率的优越性。在2KA/cm~2的电流密度时,器件的上升时间为3ns(见图2)。图3说明上升时间与注入电流密度的相应变化。图4表示器件的频率响应,实验数据同计算值良好一致。图5表示在不同电流时的LED输出光功率。辐射度超过1100W/Sr·cm~2。在实验室里工作1×10~4小时后,光功率无明显变化。为了减少有源层中的自吸收损失,采用