你知道什么是半导体光电器件吗？当你提起电话与远在天边的朋友侃侃而谈，交换着许多重要的和不重要的消息时，当你打开电脑去网上冲浪，贪婪地吸吮着各种有价值和没价值的信息时，半导体激光器、探测器、调制器、和光放大器等正默默地为你充当着忠实的信使；当你把光盘放进各种五花八门的机器中时，半导体激光器和探测器正作为你勤劳的仆人不厌其烦地取出那张塑料片上的信息，把它变成你想欣赏的电影、音乐和其他你想要的东西。人造卫星遨游在太空中，半导体红外探测器是它的千里眼，半导体太阳能电池为它提供着用之不竭的能源；我们眼前的五颜六色的世界也有半导体发光二极管的一份功劳。半导体光电器件的大家族中包含许多成员，他们有的能把电变成光，也有的能把光变成电，还有的能对光和电的信号进行各种处理和放大。

    半导体光电器件的工作波长是和制作器件所用的半导体材料的种类相关的。半导体材料中存在着导带和价带，导带上面可以让电子自由运动，而价带下面可以让空穴自由运动，导带和价带之间隔着一条禁带，当电子吸收了光的能量从价带跳跃到导带中去时，就把光的能量变成了电，而带有电能的电子从导带跳回价带，又可以把电的能量变成光，这时材料禁带的宽度就决定了光电器件的工作波长。材料科学的发展使我们能采用能带工程对半导体材料的能带进行各种精巧的裁剪，使之能满足我们的各种需要并为我们做更多的事情，也能使半导体光电器件的工作波长突破材料禁带宽度的限制扩展到更宽的范围。半导体光电器件已经为我们做了很多，它还能为我们做些什么呢？

    光通信的发展需要新型的半导体光电器件

    随着信息时代的来到，人们对信息的追求已进入了如痴如醉的境地，而传输如此海量的信息，必然要占用越来越大的通信带宽。根据预测，未来25年中人们对通信带宽的需求将以每年增加三倍的速度增长，近年来网络通信需求的急剧膨胀，未来几年中对通信带宽的需求将每年增加十倍，靠什么样的技术才能支撑起增长如此迅速的通信带宽呢？
    
    在有线通信方面，由于导线的传输损耗正比于传输频率及传输距离，普通双绞线(如电话线)上传输的信息的带宽仅是几十KHz,只能用来传输话音和文字信息，这样的带宽用来传输静止的图象已有捉襟见肘之感；同轴电缆(如有线电视电缆)的传输带宽可达几百MHz,这样的带宽目前对于大多数个人用户来说也许已经够用，但要支撑起包含成千上万用户的信息网络，显然也是无能为力的；众所周知，在无线通信(包括卫星通信)方面，所有带宽资源都已各有其主，因此，在未来几十年中也只有用光纤才能构筑起这样一个每天吞噬着海量信息的巨大网络大厦。

    用光作为信息载体，采用石英光纤传输信息，在今天已经得到了广泛的应用。石英光纤在近红外波段具有良好的传输特性，在1300nm波长附近其色散达到极小，有利于传输高速信号,在1550nm波长附近其损耗达到极小，有利于信号的长距离传输,而在1300～1650nm波长范围内损耗和色散特性均较为平坦，是一个可以充分利用的宽广频带。在这个频带上，光波的频率约为200THz，可用的带宽达到40THz以上，这在今天看来几乎是一个无限的带宽资源，但如果考虑到带宽需求每年增加三倍的趋势，20年后40THz的带宽也只相当于今天的10KHz,这只不过是一路话音信号的带宽而已。要想充分利用光纤这种具有巨大信息传输能力的传输介质，必须发展出各种相应的技术，还要有各种有源或无源的光子、电子及光电子元器件与之相匹配，其中半导体光电器件就是进行光纤信息传输所需的基本的和关键的器件。下面就介绍几种典型的器件。

    量子阱半导体激光器

    光纤通信技术发展到今天已有近卅年的历史了，目前广泛应用于光纤通信系统的光源器件是采用III-V族化合物半导体材料InGaAsP/InP制作的激光二极管。InGaAsP/InP材料体系的发光波长正好满足了石英光纤的需要，采用这种材料制作的半导体激光器在室温下表现了出良好的光电特性，可以满足使用要求。但是，由于材料本身特性的限制，采用InGaAsP/InP材料制作的半导体激光器表现出一个明显的缺点，就是对温度特别敏感，在室温下工作得很好的器件，温度较高时激光输出会明显减小，甚至不能正常工作。为此，人们在使用激光器时一般要给它加上半导体热电制冷器，使其能恒温工作，还要加上监控输出光强的光电探测器和光控电路使激光输出功率稳定，这使得整个激光模块的成本增加不少，体积和重量也相应增加，同时由于零部件较多，可靠性也会受到影响。还应注意到，由于半导体热电制冷器的耗电较大，一般要超过激光器本身的耗电，这使得使整个模块所消耗的电能也增加很多，为其供电的电源部分的体积和重量有可能超