【文章內(nèi)容簡介】 種現(xiàn)象主要抑制這種現(xiàn)象主要靠控制材料的質(zhì)量，靠控制材料的質(zhì)量，盡量減少有源區(qū)的缺盡量減少有源區(qū)的缺陷。陷。3. 自脈動自脈動 (持續(xù)振蕩持續(xù)振蕩 )n 激光二極管的激光二極管的 啁啾特性啁啾特性 ：在：在 直接調(diào)制直接調(diào)制 激光二激光二極管時(shí)，不僅輸出光功率隨調(diào)制電流發(fā)生變極管時(shí)，不僅輸出光功率隨調(diào)制電流發(fā)生變化，而且化，而且 光的頻率也會發(fā)生波動光的頻率也會發(fā)生波動 。n 帶有頻率啁啾的信號在單模光纖中傳播時(shí)，帶有頻率啁啾的信號在單模光纖中傳播時(shí)，在色散作用下，將增大在色散作用下，將增大 非線性失真非線性失真 。n 隨著調(diào)制速率增加，啁啾現(xiàn)象愈加嚴(yán)重。隨著調(diào)制速率增加，啁啾現(xiàn)象愈加嚴(yán)重。n 解決辦法解決辦法 ：采用：采用 外部調(diào)制器外部調(diào)制器 。 啁啾啁啾LD的噪聲源主要有：的噪聲源主要有：（（ 1）相位噪聲）相位噪聲（（ 2）工作不穩(wěn)定引起的噪聲（如自脈動））工作不穩(wěn)定引起的噪聲（如自脈動）（（ 3）光纖端面與）光纖端面與 LD之間互作用引起的噪聲之間互作用引起的噪聲（（ 4）模噪聲（單模）模噪聲（單模 LD+多模光纖系統(tǒng)）與模分配噪多模光纖系統(tǒng)）與模分配噪聲（多模聲（多模 LD+單模光纖系統(tǒng)）單模光纖系統(tǒng)）通過模式穩(wěn)定及光隔離器來減低或消除通過模式穩(wěn)定及光隔離器來減低或消除四、半導(dǎo)體激光器的噪聲特性四、半導(dǎo)體激光器的噪聲特性由于由于 LD諧振腔內(nèi)載流子和光子密度的量子起伏諧振腔內(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，一般用造成輸出光波中存在著固有的量子噪聲，一般用相對噪聲強(qiáng)度相對噪聲強(qiáng)度 RIN來度量，即光強(qiáng)度脈動的均方根來度量，即光強(qiáng)度脈動的均方根與平均光強(qiáng)度平方之比。與平均光強(qiáng)度平方之比。LD的類型的類型n 珀羅型激光器珀羅型激光器 FP LDn FP LD是最常見最普通的是最常見最普通的 LD.n 由有源層和有源層兩邊的限制層構(gòu)成，諧振由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(gè)解腔由晶體的兩個(gè)解 理面構(gòu)成。通常為理面構(gòu)成。通常為 雙異質(zhì)結(jié)雙異質(zhì)結(jié) LD。n 激光器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)激光器實(shí)質(zhì)上是一個(gè) 受激發(fā)射的光振蕩放受激發(fā)射的光振蕩放 大器。大器。FP LD基本工作原理基本工作原理n 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn) FP LD激射工作的激射工作的 四個(gè)基本條件：四個(gè)基本條件：n 要有能實(shí)現(xiàn)電子和光場相互作用的工作要有能實(shí)現(xiàn)電子和光場相互作用的工作物質(zhì)物質(zhì)n 要有注入能量的泵浦源（光泵或者電泵要有注入能量的泵浦源（光泵或者電泵浦）浦）n 要有一個(gè)要有一個(gè) FP諧振腔諧振腔n 要滿足振蕩條件要滿足振蕩條件FP諧振腔諧振腔n 將已實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布將已實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 的系統(tǒng)置于嚴(yán)格平行的一的系統(tǒng)置于嚴(yán)格平行的一 對反射鏡之間便形成對反射鏡之間便形成 FP諧振腔。光在兩個(gè)反射鏡諧振腔。光在兩個(gè)反射鏡之間往返多次過程中，得之間往返多次過程中，得到放大。到放大。振蕩條件振蕩條件n 當(dāng)增益超過由部分反射和散射等多種因素引起的當(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）激光（相干光） 。n 相位條件：相位條件：n有源層折射率；有源層折射率； L腔長腔長m任意整數(shù)；任意整數(shù)； ?波長波長滿足相位條件的頻率有無限多個(gè)，只有那些在譜線滿足相位條件的頻率有無限多個(gè)，只有那些在譜線中心附近的頻率才能滿足振蕩條件，所以激光器的中心附近的頻率才能滿足振蕩條件，所以激光器的振蕩頻率只能取有限個(gè)分立值。振蕩頻率只能取有限個(gè)分立值。窄譜寬半導(dǎo)體激光器n 分布反饋激光器 是單縱模 (SLM) LD， 即頻譜特性只有一個(gè)縱模（譜線）的 LD。n SLM LD與法布里 珀羅 LD 相比，它的諧振腔損耗與模式有關(guān)，即對不同的縱模具有不同的損耗。n 這是通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使分布反饋 LD 內(nèi)部 具有一個(gè)對波長有選擇性的衍射光柵 ，從而使只有 滿足布拉格波長條件的光波 才能建立起振蕩分布反饋 LD的分類n 分布反饋式激光器DFB: Distributed Feed Back n 分布布拉格反射式激光器DBR: Distributed Bragg Reflector 2.DistributedFeedbackLaserDiode分布反饋激光器 (DFBLD)n DFB LD同同 FP LD的主要區(qū)別的主要區(qū)別 ：： DFB LD沒有專門沒有專門的諧振腔反射鏡，它的反射機(jī)構(gòu)是由有源區(qū)波導(dǎo)的諧振腔反射鏡，它的反射機(jī)構(gòu)是由有源區(qū)波導(dǎo)上的上的 Bragg光柵提供的。光柵提供的。n 分布式反饋分布式反饋 ?l非常好的單色性和方向性DFB LD基本工作原理基本工作原理n 在有源區(qū)介質(zhì)表面上使用在有源區(qū)介質(zhì)表面上使用 全息光刻法做成周期性全息光刻法做成周期性的波紋形狀的波紋形狀 。n 用泵浦（光泵浦或電泵浦）激發(fā)，造成足夠的粒用泵浦（光泵浦或電泵浦）激發(fā)，造成足夠的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，子數(shù)反轉(zhuǎn)， ?具備增益條件具備增益條件n 只有波長滿足只有波長滿足 “Bragg反射條件反射條件 ”的光波才能在介質(zhì)的光波才能在介質(zhì)中來回反射，得到不斷的加強(qiáng)和增長。中來回反射，得到不斷的加強(qiáng)和增長。l DBF激光器比其他常規(guī)激光器有更好的溫度特性；l 窄線寬特性（典型值為 ~）l 光柵起到穩(wěn)定輸出波長的作用l 線性響應(yīng)好2. 分布反饋激光器 (DFB LD)DFB LD已成為中長距離光纖通信已成為中長距離光纖通信應(yīng)用的主要激光器應(yīng)用的主要激光器3. 分布分布 Bragg反射型激光器反射型激光器 DBR LDn DBR LD的周期性溝槽不在有源波導(dǎo)表面上，而是的周期性溝槽不在有源波導(dǎo)表面上，而是在有源層波導(dǎo)兩外側(cè)的無源波導(dǎo)層上，這兩個(gè)無在有源層波導(dǎo)兩外側(cè)的無源波導(dǎo)層上，這兩個(gè)無源的光柵波導(dǎo)充當(dāng)源的光柵波導(dǎo)充當(dāng) Bragg反射鏡的作用。由于有源反射鏡的作用。由于有源波導(dǎo)的增益特性和無源周期波導(dǎo)的波導(dǎo)的增益特性和無源周期波導(dǎo)的 Bragg發(fā)射，只發(fā)射，只有在有在 Bragg頻率附近的光波才能滿足振蕩條件，從頻率附近的光波才能滿足振蕩條件，從而發(fā)射出激光。而發(fā)射出激光。5.VerticalCavitySurfaceEmittingLaserDiodes垂直腔表面發(fā)射激光器n 垂直腔表面發(fā)射激光器（ VCSEL,VerticalCavitySurfaceEmittingLaser）n 它的光發(fā)射方向與腔體垂直，而不是像普通激光器那樣，與腔體平行。這種激光器的光腔軸線與注入電流方向相同。VCSEL激光器示意圖n 這種激光器的光腔軸線與注入電流方向相同。n 有源區(qū)的長度 L與邊發(fā)射器件比較非常短，光發(fā)射是從腔體表面，而不是腔體邊沿。n 腔體兩端的反射器是由電介質(zhì)鏡組成，即由厚度為 d的高低折射率層交錯(cuò)組成。 反射器反射器有源區(qū)輻射金屬層金屬層n 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n 發(fā)光效率高發(fā)光效率高 (850nm的的 VCSEL， 10mA驅(qū)動驅(qū)動 輸出光功率輸出光功率 )n 閾值電流極低（閾值電流閾值電流極低（閾值電流 ， 簡化了驅(qū)動電簡化了驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)）路的設(shè)計(jì)）n 可單縱模也可多縱模工作（應(yīng)用于以多模光纖為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)中或傳輸媒介底局域網(wǎng)中或 VSR））n 調(diào)制速率高調(diào)制速率高n 壽命長壽命長n 價(jià)格低、產(chǎn)量高價(jià)格低、產(chǎn)量高VCSEL激光器陣列普通 LDLD 外形圖LD組件及其技術(shù)指標(biāo)組件及其技術(shù)指標(biāo)n 光隔離器 ，防止 LD輸出的激光回射，避免引起激光器噪音的增加，它位于 LD輸出邊n 監(jiān)視光電二極管 PD，監(jiān)視 LD的輸出功率變化，它位于 LD背出光面；n 尾纖和連接器 ；n LD的驅(qū)動電路 ；LD組件及其技術(shù)指標(biāo)組件及其技術(shù)指標(biāo)