光纖通信技術(shù)第四章(完整版)
【正文】 才能在 LD的輸出中存在。 ? ?00 e x p TTII th ? LD的模式特性首先取決于光腔的三個線度（橫向、側(cè)向、縱向的尺寸）及介質(zhì)特性。 ?i是 激光二極管把電子－空穴對（注入電流）轉(zhuǎn)換成光子（光）效率的直接表示，但要注意，并非所有光子都出射成為輸出光，有些光子由于各種內(nèi)部損耗而被重新吸收。 1. 閾值電流 Ith： 開始發(fā)射受激發(fā)射的電流值。由于有源波導(dǎo)的增益特性和無源周期波導(dǎo)的 Bragg發(fā)射，只有在 Bragg頻率附近的光波才能滿足振蕩條件，從而發(fā)射出激光。為了維持單模，減小光譜展寬，需研究動態(tài)單模激光器 ?DFB LD及 DBR LD（ 光纖通信最有前途的實用化器件） F－ P LD的結(jié)構(gòu) 很難將光導(dǎo)引到光纖 增益導(dǎo)引半導(dǎo)體激光器：沿激光長度方向放置一個窄的條形電極，將注入電流限制在一個窄條里。 雙能級原子系統(tǒng)的三種躍遷 h? E2 E1 自發(fā)發(fā)射躍遷 E2 E1 受激吸收躍遷 h? h? E2 E1 受激發(fā)射躍遷 h? h? 受激發(fā)射的光子與原光子具有相同的波長、相位和傳播方向 自發(fā)發(fā)射和受激發(fā)射的特點 ? 自發(fā)發(fā)射的同時總伴有受激發(fā)射發(fā)生。 ? 按結(jié)構(gòu)分類 ： FP LD、 DFB LD、 DBR LD、 QW LD、 VCSEL ? 按波導(dǎo)機(jī)制分類 ：增益導(dǎo)引 LD和折射率導(dǎo)引LD ? 按性能分類 ：低閾值 LD、 超高速 LD、 動態(tài)單模 LD、 大功率 LD 法布里 珀羅型激光器 FP LD ? FP LD是最常見最普通的 LD. ? 由外延生長的有源層和有源層兩邊的限制層構(gòu)成，諧振腔由晶體的兩個解理面構(gòu)成。 ? 光纖通信中最常用的光源是半導(dǎo)體激光器LD和發(fā)光二極管 LED。 ? LED發(fā)射光的譜線較寬、方向性較差，本身的響應(yīng)速度又較慢，所以只 適用于速率較低的通信系統(tǒng) 。各光子 彼此無關(guān)。 3. 振蕩條件 ? 當(dāng)增益超過由部分反射和散射等多種因素引起的總損耗，經(jīng)過諧振腔的選頻作用，特定頻率的光波在諧振腔內(nèi)積累能量并通過反射鏡射出，形成激光（相干光）。 ? 分布式反饋 ?非常好的單色性和方向性 DFB LD基本工作原理 ? 在有源區(qū)介質(zhì)表面上使用全息光刻法做成周期性的波紋形狀 。 ? 反向電壓 （ VR）： 可以施加到器件上且不產(chǎn)生器件損傷的最大方向電壓。 ? ?e可從 PI特性的斜率（閾值以上） dP/dI求得： ? ?? ? ? ?? ?? ?mAdImWdPmdIdPEqqIdhPdge ???? ???（對 GaALAs材料） 2. 外微分量子效率 ?e： ? 內(nèi)量子效率 ?i是衡量激光二極管把電子－空穴對（注入電流）轉(zhuǎn)換成光子能力的一個參數(shù)。較高的 T0意味著當(dāng)溫度快速增加時，激光二極管 Ith增加不大。 (詳見《激光原理》 ) 二、半導(dǎo)體激光器的模式特性 激光器縱模的概念： 激光器的縱模反映激光器的光譜性質(zhì)。 InGaAsP/InP激光器的發(fā)射波長隨注入電流漂移的情況，此激光器沒加溫度控制，由于電流的熱效應(yīng)，使結(jié)溫度升高，從而使發(fā)射波長漂移。 一個較好的單縱模 LD， MSR應(yīng)大于 30dB。 ?電光延遲 ?張弛振蕩 ?自脈動 張弛振蕩： 當(dāng)電流脈沖注入激光器以后，輸出光脈沖表現(xiàn)出衰減式振蕩。 ?采用預(yù)偏置在 Ith附近的方法，可減小張弛振蕩 2. 張弛振蕩 ?不同于張弛振蕩，沒有阻尼，脈動頻率范圍為~4GHz,容易發(fā)生在閾值附近和 PI特性的扭曲區(qū)。 消除方法： 適當(dāng)增加偏置電流 結(jié)發(fā)熱效應(yīng)： 半導(dǎo)體激光器是對溫度很敏感的器件，不僅環(huán)境溫度的變化會使激光器的閾值電流以及輸出光功率發(fā)生變化，注入電流的熱效應(yīng)也會發(fā)生類似的變化 —— 結(jié)發(fā)熱效應(yīng)。如果激光器在某些區(qū)域有自脈動現(xiàn)象發(fā)生，則 Im的選擇應(yīng)避開 自脈動 發(fā)生的區(qū)域 . 二、數(shù)字直接調(diào)制中偏置電流和調(diào)制電流大小的選擇 三、外調(diào)制 ? 將調(diào)制信號控制激光器后接的外調(diào)制器，利用調(diào)制器的電光、聲光等物理效應(yīng)使其輸出光的強(qiáng)度等參數(shù)隨信號而變。由于發(fā)射光譜線寬、方向性差、響應(yīng)速度慢，所以 只適用于速率較低的通信系統(tǒng) 。 本章小結(jié)（二） 。 LD是一種 閾值器件 ，只有當(dāng)注入電流達(dá)到閾值電流后，激光器才開始激射。 ? 外調(diào)制器以 LN電光調(diào)制和 EA電致吸收為主。 ? 激光二極管的啁啾 (Chirp)特性：在直接調(diào)制激光二極管時，不僅輸出光功率隨調(diào)制電流發(fā)生變化，而且光的頻率也會發(fā)生波動，即在幅度調(diào)制的同時還受到頻率調(diào)制。 ?抑制這種現(xiàn)象主要靠控制材料的質(zhì)量，盡量減少有源區(qū)的缺陷。 自脈動： 某些激光器在某些注入電流下發(fā)生的一種持續(xù)振蕩。 ? 管芯溫度與發(fā)射波長的關(guān)系： 溫度升高紅移 CnmdTd 0/??相比之下
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