激光器及光發(fā)射機ppt課件-資料下載頁
2025-05-01 08:54本頁面
【正文】 DFB LD 分布 Bragg反射型激光器 DBR LD 量子阱激光器 QW LD 垂直腔面發(fā)射激光器 VCSEL 半導體激光器的工作特性 光發(fā)射機 發(fā)射機的結構 防止 LD輸出的激光反射，實現(xiàn)光的單向傳輸 保持 LD組件內恒定的溫度，保證激光參數(shù)的穩(wěn)定性 使 LD有恒定的光輸出功率 數(shù)據(jù) 電接口 線路 編碼 驅動 電路 調制器 光隔離器 LD 功控 溫控 光發(fā)射機 光源的調制方式 ? 調制方式： ? 直接調制 ? 間接調制（外調制） 一、直接調制的特點： ? 將要傳送的信息轉變?yōu)殡娏餍盘栕⑷?LD或 LED ? 調制后的光波振幅的平方比例于調制信號（強度調制） ? 簡單、經濟、容易實現(xiàn) ? 響應帶寬有限（ ~） ? 引入調制啁啾 ? 加大偏置電流使其逼近激光器閾值，可以大大減小電光延遲時間，同時使 張馳振蕩 得到一定程度的抑制 . ? 偏置于閾值附近，較小的調制脈沖電流即可得到足夠的輸出光脈沖，從而可大大減小 碼型效應和結發(fā)熱效應 的影響 . ? 另一方面，加大直流偏置電流將會使光信號 消光比 (EX)惡化，光源消光比將直接影響接收機靈敏度 . ? 實驗發(fā)現(xiàn)，異質結激光器的 散粒噪聲 在閾值處出現(xiàn)最大值，因此偏置電流不正好偏置在閾值處 . ? 調制電流幅度 Im的選擇，應根據(jù)激光器的 PI曲線，既要有足夠的輸出光脈沖幅度，又要考慮到光源的負擔。如果激光器在某些區(qū)域有自脈動現(xiàn)象發(fā)生，則 Im的選擇應避開 自脈動 發(fā)生的區(qū)域 . 二、數(shù)字直接調制中偏置電流和調制電流大小的選擇 三、外調制 ? 將調制信號控制激光器后接的外調制器，利用調制器的電光、聲光等物理效應使其輸出光的強度等參數(shù)隨信號而變。 ? 調制信號啁啾小。 ? 外調制器以 LN電光調制和 EA電致吸收為主。 1. 系統(tǒng)對光源的要求： (1)波長穩(wěn)定性要求 ? WDM系統(tǒng)對光源發(fā)射波長的穩(wěn)定性具有較高的要求； ? 波長的漂移將導致信道之間的串擾； ? 溫度變化 是波長漂移的主要因素。 (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)射機性能，采取的穩(wěn)定方法有：溫度控制；自動功率控制 光發(fā)射機結構框圖 窄線寬 DFB 激光器 EA(LN)調制器 精密 溫度控制 恒定 電流控制 10Gb/s 電壓驅動器 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)比較結果自動調整直流偏置電流，最終使光功率峰值保持為一個穩(wěn)定值。 激光器 導熱 制冷器 熱敏電阻 溫度控制電路 PD 自動功率控制（ APC） 電路 偏置電流 DFBLD組件 ： ? 光源慢啟動保護電路 ? 激光器反向沖擊電流保護電路 ? 激光器過流保護電路 ? 激光器關斷電路 本章小結（一） ? 半導體激光器和發(fā)光二極管是光通信中最常用的光源。 ? LED在應用中具有線路簡單、可靠、壽命長等優(yōu)點。它對應光的自發(fā)發(fā)射過程，是一種 非相干光源 。由于發(fā)射光譜線寬、方向性差、響應速度慢，所以 只適用于速率較低的通信系統(tǒng) 。 ? 在 高速大容量的光纖通信系統(tǒng)中主要采用半導體激光器作光源 。 LD是一種 閾值器件 ，只有當注入電流達到閾值電流后，激光器才開始激射。激光激射必須滿足以下條件： ? 有源區(qū)里產生足夠的 粒子數(shù)反轉 分布； ? 在諧振腔里建立起 穩(wěn)定的振蕩 。 ? 半導體激光器的瞬態(tài)性質直接影響調制光信號的質量： ? 直接調制時，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，導致高速數(shù)字調制時出現(xiàn) 碼型效應 ； ? 由于激光器對溫度很靈敏及注入電流的熱效應，輸出光會出現(xiàn) 結發(fā)熱效應 ； ? 某些激光器在某些注入電流下還會出現(xiàn) 自脈動現(xiàn)象 。 ? 上述性質是進行直接調制時選擇激光器驅動條件的依據(jù)。 ? 但在高速光纖通信系統(tǒng)中，常采用 外調制技術 。由于是在激光形成之后施加調制，所以不會影響激光器的輸出譜線。 本章小結（二）
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