激光器及光發(fā)射機(jī)(存儲(chǔ)版)
【正文】 ?減小自發(fā)發(fā)射速率 ?從外部穩(wěn)定載流子密度 ?FPLD的線寬通常達(dá)幾 nm ?DFBLD線寬通常約 5~10MHz ?MQWLD線寬僅幾十 ~幾百 KHz 三、半導(dǎo)體激光器的瞬態(tài)性質(zhì) ? 半導(dǎo)體激光器具有電光轉(zhuǎn)換效率高、響應(yīng)速度快、可以進(jìn)行直接調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，被視為光纖通信中的理想光源。 ?降低方法： 預(yù)偏置在 Ith附近。 電流脈沖 光脈沖 兩個(gè)連“ 1”的現(xiàn)象 起因： 注入電流導(dǎo)致溫升，進(jìn)而引起閾值電流的變化，從而輸出光功率也發(fā)生變化。 啁啾 LD的噪聲源主要有： （ 1）相位噪聲 （ 2）工作不穩(wěn)定引起的噪聲（如自脈動(dòng)） （ 3）光纖端面與 LD之間互作用引起的噪聲 （ 4）模噪聲（單模 LD+多模光纖系統(tǒng)）與模分配噪聲（多模 LD+單模光纖系統(tǒng)） （ 2） ~（ 4）可通過(guò)模式穩(wěn)定及光隔離器來(lái)減低或消除 ? ? 22 PpR I N ??四、半導(dǎo)體激光器的噪聲特性 由于 LD諧振腔內(nèi)載流子和光子密度的量子起伏，造成輸出光波中存在著固有的量子噪聲，一般用相對(duì)噪聲強(qiáng)度 RIN來(lái)度量，即光強(qiáng)度脈動(dòng)的均方根與平均光強(qiáng)度平方之比。 ? LED在應(yīng)用中具有線路簡(jiǎn)單、可靠、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 ? 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(hào)的質(zhì)量： ? 直接調(diào)制時(shí)，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(guò)程中存在 張弛振蕩 ； ? 由于電光延遲現(xiàn)象，在電脈沖過(guò)后，載流子有一定的存儲(chǔ)時(shí)間，導(dǎo)致高速數(shù)字調(diào)制時(shí)出現(xiàn) 碼型效應(yīng) ； ? 由于激光器對(duì)溫度很靈敏及注入電流的熱效應(yīng)，輸出光會(huì)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(huì)出現(xiàn) 自脈動(dòng)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(guò) 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 激光器控制電路 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(jī)性能，采取的穩(wěn)定方法有：溫度控制；自動(dòng)功率控制 光發(fā)射機(jī)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(dòng)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(dá)到 ?波長(zhǎng)穩(wěn)定性達(dá)到 ?200MHz/24小時(shí) 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(dòng)功率控制（ APC） 由光檢測(cè)器來(lái)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(dòng)調(diào)整直流偏置電流，最終使光功率峰值保持為一個(gè)穩(wěn)定值。 ? 隨著調(diào)制速率增加，啁啾現(xiàn)象愈加嚴(yán)重。 碼型效應(yīng)起因： 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)電流脈沖過(guò)后，存儲(chǔ)在有源區(qū)的電荷以指數(shù)形式衰減，回到初始狀態(tài)有一個(gè)時(shí)間過(guò)程 ?sp，如果調(diào)制速率很高，脈沖間隔小于 ?sp ，會(huì)使第二個(gè)電流脈沖到來(lái)時(shí)，前一個(gè)電流脈沖注入的電荷并沒有完全復(fù)合消失，有源區(qū)的存儲(chǔ)電荷起到直流預(yù)偏置的作用，于是第二個(gè)光脈沖延遲時(shí)間減小，輸出光脈沖的幅度和寬度增加。 激光器激射以后，先出現(xiàn)一個(gè)張弛振蕩的過(guò)程，隨后則開始持續(xù)自脈動(dòng)。窄的線寬有利于減小光纖的色散。 調(diào)制速率越高，調(diào)制電流越大，譜線展寬的越多。 譜線特性： 在縱向，光波以駐波形式振蕩。通常腔內(nèi)能存在許多模式，但只有獲得凈增益（滿足閾值條件）的那些模式才能被激勵(lì)，它的頻率才會(huì)出現(xiàn)在輸出光中。 ?e是激光二極管把電子－空穴對(duì)（注入電流）轉(zhuǎn)換成輸出光的效率象征。 閾值電流與腔的損耗、尺寸、有源區(qū)材料和厚度等因素有關(guān)。 GaAs/AlGaAs DBR激光二極管 量子阱激光器 QW LD 特點(diǎn)： ?低閾值電流 ?高輸出功率 ?窄線寬 ?頻率啁啾改善 ?調(diào)制速率高 ? 有源區(qū)厚度薄 1~10nm（ FP腔 100~200nm） ? 周期結(jié)構(gòu)，將窄帶隙的很薄的有源區(qū)夾在寬帶隙的半導(dǎo)體材料之間，形成勢(shì)能阱 ? 多個(gè)勢(shì)能阱 多量子阱（ MQW）， 單個(gè)勢(shì)能阱 單量子阱（ SQW） 垂直腔面發(fā)射激光器 VCSEL ? Vertical Cavity Surface Emitting Laser ? 垂直于襯底方向出光的面發(fā)射激光器 ? 優(yōu)點(diǎn)： ? 發(fā)光效率高 (850nm的 VCSEL， 10mA驅(qū)動(dòng) ) ? 工作閾值極低 （工作電流 5~15mA， 簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)） ? 可單縱模也可多縱模工作 （應(yīng)用于以多模光纖為傳輸媒介底 局域網(wǎng)中或 VSR） ? 調(diào)制速率高 ? 壽命長(zhǎng)（
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