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?激光產生的物理基礎
1、光發送機與光源
光發送機的作用：（1）將電信號轉換成相應的光信號；（2）將光信號耦合進光纖后進行傳輸。其中，電信號由數字復用設備輸入進來的。
光發送機的核心部件是光源。目前光纖通信系統一般采用的光源：半導體激光二極管（LD）和發光二極管（LED）。這類光源的特點是體積小，與光纖之間的耦合效率高，響應速度快，可以在較高速率條件下直接強度調制。
2、激光產生基礎
粒子數正常分布：在通常情況下，處于高能級的粒子數總是遠少于處于低能級上的粒子數。
粒子數反轉分布：高能級的電子數量多于低能級電子數量的分布。（可以給予額外的能量，把處于低能級的電子激發到高能級上去）
3、激光的形成與產生過程
激光的形成
裝置要求：只需允許有部分的光能夠透射出去就OK了。
激光產生過程
① 能量激勵，讓E2與E1之間形成粒子數反轉分布
當用能量為hf31=E3-E1的外界激勵去激勵激光物質時，處于低能級E1上的電子被激發到了高能級E3上，但很快就自發躍遷返回到亞穩級E2上。
這樣持續不斷的外部激勵的結果，就使得大量電子處于E2能級，這樣就在E2與E1之間形成了粒子數反轉分布，此時受激輻射占主要地位，原子向外發射能量為（E2-E1）的光子。
② E2上的電子發生受激輻射并激發出新光子，受激輻射光子數不斷增加
大量頻率為hf21=（E2-E1）/h的受激輻射光子在F-P反射腔內沿任意方向運動，與諧振腔軸線方向運動不一致的光子，很快通過諧振腔的側面射出腔外。
只有沿著軸線方向運動的光子，可以在諧振腔內繼續前進。
光子運動中可能繼續激勵處于亞穩能級E2上的電子，使其發生受激輻射并激發出新光子，類似的運動不斷進行使得原子產生的受激輻射光子數不斷增加。
③ 保持外部激勵，直到受激輻射光子總數遠大于由于各種原因所損失掉的光子數
保持足夠強度的外部激勵，使得上述連續反應持續不斷，將使原子激發出大量同向運動的受激輻射光子，諧振腔內的光子流不斷加強。
原子在諧振腔內產生的受激輻射光子總數遠大于由于各種原因所損失掉的光子數時，諧振腔內就可以產生足夠的受激輻射光及反饋放大，形成穩定的振蕩并最終通過M2反射鏡射出，形成強度高、方向性一致的相干光，也就是激光。
4、激光產生的三個必要條件
激光LASER是受激輻射的光放大（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的縮寫。用來產生激光的裝置，就叫做激光器。
激光器包括的基本部分 工作物質 激光器的組成核心，也就是發光物質 光學共振腔 形成激光振蕩，輸出激光。 激勵系統 將各種形式的外界能量轉換成激光光能，通常是激光器的電源。
半導體激光器工作原理
顧名思義，半導體激光器就是使用半導體材料作為激光物質的激光器。
當前在光纖通信方面產生受激輻射的半導體材料用得較多的是砷化鎵（GaAs）。
半導體材料是一種單晶體。晶體中，原子緊密地按照一定規則排列。各原子外層的軌道互相重迭，使半導體材料的能級已不像前述的單個原子那樣的分立的能級，而變成了能帶，如下圖。
半導體能帶圖
半導體激光器的核心部分是一個PN結。
這個PN結是高度摻雜的，P型半導體中空穴極多，N型半導體中自由電子極多。
半導體中的載流子是由導帶電子和價帶空穴產生的。
半導體PN結
外加正向電壓時的PN結
只有足夠大的正向電壓、保證電流足夠大時，才能產生激光。
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