【正文】 光波才能滿足振蕩條件，從而發(fā)射出激光。 記為 。 LD的工作特性 ? 激光器件的絕對最大額定值： ? 光輸出功率 （ Po和 Pf）： 從一個未損傷器件可輻射出的最大連續(xù)光輸出功率。 ?IIth， 自發(fā)輻射，發(fā)出的是非相干光 ?IIth， 受激輻射，發(fā)出的是相干光 LD的閾值電流達到初始值的 時壽命告終 表示激光器件把注入的電子－空穴對（注入電荷）轉(zhuǎn)換成從器件發(fā)射的光子（輸出光）的效率。 對激光器進行直接強度調(diào)制會使發(fā)射譜線增寬，振蕩模數(shù)增加。但在對半導(dǎo)體激光器進行脈沖調(diào)制時，激光器往往呈現(xiàn)出復(fù)雜的動態(tài)性質(zhì) —— 光電瞬態(tài)響應(yīng)。 ?降低方法： 預(yù)偏置在 Ith附近。 ?造成自脈動的機理涉及量子噪聲效應(yīng)、有源區(qū)的缺陷及溫度感應(yīng)的變化等因素。 (消光比 EX=10lg(Pmax/Pmin) P I 20。 對于 GaAs/GaALAs LD T0=100~150K；InGaAsP/InPLD T0=40~70K。帶有啁啾。 電場 振幅 載頻 相位 調(diào)制格式 ? 歸零碼 RZ：代表比特 1的光脈沖寬度比比特間隔窄，其振幅在比特周期結(jié)束前歸零。一般要求 10dB。 ? LED在應(yīng)用中具有線路簡單、可靠、壽命長等優(yōu)點。 ? 但在高速光纖通信系統(tǒng)中，常采用 外調(diào)制技術(shù) 。 ? 半導(dǎo)體激光器的瞬態(tài)性質(zhì)直接影響調(diào)制光信號的質(zhì)量： ? 直接調(diào)制時，激光輸出與注入電脈沖之間存在 電光延遲 ； ? 激光器在瞬態(tài)過程中存在 張弛振蕩 ； ? 由于電光延遲現(xiàn)象，在電脈沖過后，載流子有一定的存儲時間，導(dǎo)致高速數(shù)字調(diào)制時出現(xiàn) 碼型效應(yīng) ； ? 由于激光器對溫度很靈敏及注入電流的熱效應(yīng)，輸出光會出現(xiàn) 結(jié)發(fā)熱效應(yīng) ； ? 某些激光器在某些注入電流下還會出現(xiàn) 自脈動現(xiàn)象 。 (2)功率穩(wěn)定性要求 ? 某信道功率的漂移，不僅影響本信道的傳輸性能，而且通過 EDFA的瞬態(tài)效應(yīng)影響其它信道的性能； ? 影響發(fā)射功率的因素： ? 管芯溫度： 溫度增加－－功率下降 ? 器件老化： 功率下降 輔助電路 2. 溫度控制和功率控制作用 就是消除溫度變化和器件老化影響 ,穩(wěn)定發(fā)射機性能，采取的穩(wěn)定方法有：溫度控制；自動功率控制 光發(fā)送機結(jié)構(gòu)框圖 窄線寬 DFB 激光器 EA(LN)調(diào)制器 精密 溫度控制 恒定 電流控制 10Gb/s 電壓驅(qū)動器 NRZ碼 3. 溫度控制： ?溫控電路通常由比例放大、 PID（ 比例 積分 微分）電路、 電流放大組成 ?控制精度達到 ?波長穩(wěn)定性達到 ?200MHz/24小時 激光器 導(dǎo)熱 制冷器 熱敏電阻 溫度控制電路 PD DFBLD組件 4. 自動功率控制（ APC） 由光檢測器來感應(yīng)激光器后端面輻射光功率的變化，并與參考功率相比較，然后根據(jù)比較結(jié)果自動調(diào)整直流偏置電流，最終使光功率峰值保持為一個穩(wěn)定值。表示功率的絕對值。 ?調(diào)制前光載波的形式為： E(t)=Acos(?0t+?) 調(diào)制方式 ? 模擬通信可采用 調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相等 多種調(diào)制方式。光信號是用電信號調(diào)制光載波產(chǎn)生的。 T0代表 Ith對溫度的靈敏度，也可解釋為激光二極管的熱穩(wěn)定性。 偏置電流越大越好？ 偏置電流增大，引起輸出光的 Imin變大。 消除方法： 過調(diào)制，增加直流偏置電流。 光電瞬態(tài)響應(yīng)波形： 1） 電光延遲 ?原因： 激光輸出與注入電脈沖之間存在一個時間延遲，一般為納秒量級。 FP LD在高速調(diào)制下，或在溫度和注入電流變化時，不再維持原激射模式，而會出現(xiàn)模式跳躍和譜線展寬，這對高速應(yīng)用很不利。 靜態(tài)單縱模激光器 縱模數(shù)隨注入電流而變： 在直流驅(qū)動下，發(fā)射波長只有符合振蕩相位條件 的波長才存在。 1) 閾值電流 Ith： 開始發(fā)射受激發(fā)射的電流值。 ? 總體上 LED對溫度的依賴型小于 LD。 通常 LED的工作電流為 50～ 100mA， 輸出光功率為幾 mW ，由于發(fā)光光束輻射角大 ， 入纖光功率只有幾百 μW 。 ? 它具有閾值低，線寬窄，微分增益高，以及對溫度不敏感，調(diào)制速度快和增益曲線容易控制等許多優(yōu)點。 普通 F－ P LD 外形圖 dL Ldpnnpxyz光np pnL光 光w電流電流電流電流I I I I光L(a ) 同質(zhì)結(jié)構(gòu) (b ) 雙異質(zhì) 結(jié)構(gòu)(c ) 掩埋 雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)(d ) 表面發(fā)射 LED 結(jié)構(gòu)幾種 LD的結(jié)構(gòu) 同 質(zhì) 結(jié) 構(gòu) LD ? 同質(zhì)結(jié)構(gòu)只有一個簡單 PN結(jié)，且 P 區(qū)和 N 區(qū)都是同一物質(zhì)的半導(dǎo)體激光器。 光在兩個反射鏡之間往返多 次過程中，得到放大。 LR 1R 2反射波相互干涉M1M2反射鏡反射鏡ABab 半導(dǎo)體激光器 LD ? FP LD是最常見最普通的 LD. ? 鍍有反射鏡面的光學(xué)諧振腔只有在特定的頻率內(nèi)能夠儲存能量，這種諧振腔就叫做法布里 珀羅（ FabryPerot）光學(xué)諧振器。 大多采用雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu) ， 把有源層夾在 P型和 N型限制層間 ， 但沒有光學(xué)諧振腔 ， 故無閾值 。 ? LED的主要工作原理對應(yīng)光的自發(fā)輻射過程，因而是一種 非相干光源 。 ? 光經(jīng)過晶體時，受激吸收占主要地位，光被衰減吸收。 相干光（全同光）。 光源：實現(xiàn)電 ? 光變換。 ＋ 1 4 eE 5E 4E 3 ( 8 )E 2 ( 8 )E 1 ( 2 )硅原子的能級圖 ? 能級的躍遷 ? ? 通過和外界交換能量，原子所處的能級發(fā)生跳變 ? 能級的躍遷。 ? 半導(dǎo)體光檢測器是受激吸收工作的光電器件。 ? 為了使物質(zhì)發(fā)光，必須進行粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，有多種方法可以實現(xiàn)能級之間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)，這些方法包括光激勵方法、電激勵方法等。 ? 發(fā)光二極管 LED ? 對于光纖通信系統(tǒng)，如果使用多模光纖且信息比特率在 100～ 200Mb/s以下，同時只要求幾十微瓦的輸入光功率，那么 LED是可選用的最佳光源。 L球透鏡 環(huán)氧樹脂 有源層 N層 發(fā)光區(qū) (a)表面發(fā)光型 N型限制層 微透鏡 P型限制層 有源層 波導(dǎo)層 (b)邊發(fā)光型 半導(dǎo)體激光器 LD ? 半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點 ：尺寸小，耦合效率高，響應(yīng)速度快，波長和尺寸與光纖尺寸適配，可直接調(diào)制，相干性好。此時的增益就是激光器的 閾值增益 ，達到該增益所要求的注入電流稱作 閾值電流 。 Modes produced in a Typical FabryPerot Laser Spectral width and Linewidth at FWHM (Full Width Half Maximum) Output spectrum changes as power is applied Typical mode ho