LED和LD光调制的区别

高调制速率下的信号光源常用激光器来做信号源，而不采用LED。

半导体发光二极管由于不是阈值器件，它的输出光功率不像半导体激光器那样会随注入电流的变化而发生突变，因此LED的PIV特性曲线的线性比较好。图示出了LED与LD的PIV特性曲线的比较。由图可见，其中LED1和LED2是正面发光型发光二极管的Pq特性曲线。LED3和LED4是端面发光型发光二极管的PIV特性曲线，可见，发光二极管的PIV特性曲线明显优于半导体激光器，所以在模拟光纤通信系统中得到广泛应用。但在数字光纤通信系统中，因为它不能获得很高的调制速率（最高只能达到100 Mb/s）而受到限制。

至于为什么不能获得高的调制速率，从光子的产生上来分析是：

LED是只能等上能级的电子自发地下降到低能态（也就是电子和空穴复合），产生自发辐射或者热效应。所以LED的响应速度主要是由上能级的寿命决定。而LD因为有光腔产生的光反馈，这个光可以把处于上能级的高能态的电子，通过受激辐射，下降到低能态。所以LD比LED更快。也可以说LD的光很大程度上是受限于皮秒ps的光子寿命，而LED受限于纳秒ns的载流子寿命。从LD的光子寿命可以分析如下：

“估算无腔面镀膜，折射率为3.5的300um长激光器器件中，光子寿命是多少？”

解：

激光器腔体中包含吸收损失α产生的增益循环表达式：

L=300um,R1=R2=0.3 先不看吸收损耗α=0，计算gCav=40cm-1

同时，cm-1为单位的增益可以转换为s-1为单位的增益。

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

gcav除以c/n，就是g[s-1]值为3.3X105s-1

换成时间常数τp=3ps.

这个ps量级的光子寿命，就是半导体激光器可以快速调整的基本原因了。而LED的载流子寿命是ns级别。因此激光器可以调制到Gb/s,远比二极管的速度快。

不过也听说国外有人用microLED做光调制到1~5 Gb/s。微LED波长430 nm，带宽20 nm， 几厘米的传输距离可以实现高速调制，

这家公司听说已经退出产品了，感兴趣的可以联系问问看，网址https://avicena.tech/

Avicena是一家位于加利福尼亚州山景城的企业，致力于开发基于Mirco LED 的超低能量光链路。这些互连为中等范围提供一流的带宽密度和能源效率。应用包括 HPC、AI/ML 和内存分解中的芯片到芯片互连，以及传感器、5G 无线和航空航天中的下一代链路。