【正文】 第六章 結 論光纖光柵外腔激光器由于其價格便宜，性能優(yōu)越，應用方便靈活，具有極大的生存能力，因而是低成本，高性能的光通信系統(tǒng)的光源中極有競爭力的器件，尤其在超高速網(wǎng)絡中將非常具有實用價值，另外它還能勝任窄線寬應用的場合，如相干通信系統(tǒng)，以及毫米波系統(tǒng)中。 高頻小信號調制特性 的激光器管芯進行了小信號調制實驗，激光器長度300 μm，燒結在具有共面電極的熱沉上，以方便小信號測試。兩段式的激光器結構可以嘗試不同的調制方法。它比普通的光纖光柵外腔激光器多了一段集成的調制區(qū)，這樣設計的原因是可以避免對較長的激光器區(qū)進行直接調制，通過對較短的調制區(qū)進行調制，使器件形成高重復頻率的主動鎖模。三種方法同時使用可以使SOA 的反射率減少至10－5 的水平。實驗上分別研究了管芯的靜態(tài)特性，并提出了利用該吸收區(qū)進行不同的鎖模的調制。啁啾光纖光柵的制作也已經(jīng)比較成熟，而且在光纖光柵的反射率帶寬要求較大時相對于均勻的光纖光柵來說比較容易制作，啁啾率的大小可以控制；而且啁啾光纖光柵是很好的脈沖壓縮器件[25]，可以對脈沖的啁啾在腔內(nèi)同時進行壓縮，使輸出的光脈沖更接近于變換極限。二、光纖光柵外腔激光器有效反射率的響應對于光纖光柵外腔激光器，我們?nèi)匀粦民詈锨荒Ｐ?，具體分析等效的腔面反射率Reff 對激光器的響應。它的另一個缺點是由于大電流注入下的芯片發(fā)熱問題嚴重，同時SiO2 波導層對若的擴散有阻擋作用，因此注入電流不能太高，這就影響了調諧范圍。硅材料的熱光系數(shù)比較大，104, ,很容易獲得5nm 以上的調諧范圍。通過不斷的移動反射鏡的位置，被測試器件內(nèi)部的反射情況以及反射位置就可以連續(xù)掃描記錄下來。OLCR技術是一種基于Michelson干涉儀和白光干涉的技術。；通過有效折射率變化曲線可以看出，有效折射率的變化隨著波導近似線性，并且在上述參數(shù)下的折射率變化在310－3。為了制作簡單起見，我們僅考慮脊寬方向的漸變。 錐形脊波導光柵在集成光學中，為了增加波導與波導之間的耦合效率，例如脊波導與光纖耦合，需要在脊波導上制作錐形結構來形成模斑轉換器SSC[16]。對比可以看出，利用本節(jié)的耦合效率模型時有效反射率隨Lg 增大而表現(xiàn)出下降趨勢，這顯然應對比可以看出強反饋情況下隨著對接距離變化時，有效反射率和增益曲線呈現(xiàn)比較弱的波紋，而弱反饋情況卻大不相同，波紋非常大。我們同時考慮了強反饋和若反饋兩種情況。然而文獻[10]中沒有給出耦合效率、外腔長度、光纖光柵長度等參數(shù)對器件特性的具體影響。本章我們利用耦合腔模型，并仔細考慮激光器和光纖光柵之間的耦合效率，分析了光纖光柵外腔激光器的靜態(tài)特性。目前廣泛使用的是DFB 激光器，由于制作工藝的控制難度，使得激光波長難以非常精確地控制來符合ITU 的標準，實際上是挑選合適波長的器件，并利用溫度來控制其波長的精確度與穩(wěn)定性，因此器件成品率很低，這無疑大大增加了器件和系統(tǒng)的成本。關于激光器對調制的共振增強效應我們將在第五章有較為詳細的分析?？梢钥闯雒黠@的空間燒孔效應。 單片集成的半導體鎖模激光器結構示意圖 ae 所示的單片集成鎖模激光器的動態(tài)特性曲線 為模擬的結果。一、DFB 激光器的瞬態(tài)特性DFB 激光器的參數(shù)如下：腔長L＝400μm，分成M＝30 小段，計算每一步的時間為L/M, 光柵的耦合系數(shù)30cm1，注入電流密度J＝1000A/cm2。自由運轉的激光器表現(xiàn)為多縱模振蕩。第一章半導體激光器鎖模的數(shù)值模擬在現(xiàn)代光通信系統(tǒng)中，產(chǎn)生高重復頻率的超短光脈沖的器件是高速、大容量OTDM系統(tǒng)，WDM/OTDM系統(tǒng)，光孤子通信系統(tǒng)，以及光纖射系統(tǒng)[5] (fiberradio frequency millimeter wave system)的關鍵器件。它的原理是利用濾波元件將半導體鎖模激光器的多縱模譜進行頻域上的分割成相同的縱模群，然后通過調制使每一縱模群之間的縱模模式形成鎖定，進而形成脈沖輸出。隨著光通信系統(tǒng)的發(fā)展，人們對半導體激光器用于產(chǎn)生超短光脈沖進行了大量的研究，從80 年代開始，半導體激光器的鎖模技術已經(jīng)研究了20 多年，到目前已經(jīng)進行了大量而且深入的理論與實驗研究，近期半導體鎖模激光器的研究總結還可以可以參考E. A. Avrutin 的文章[3]。為了滿足人們對信息的大量需求，將來的網(wǎng)絡必將是采用全光交換和全光路由的全光網(wǎng)絡(AON)，OTDM 的一些特點使它作為將來的全光網(wǎng)絡技術方案更具吸引力：(1)、可簡單地接入極高的線路速率(高達幾百Gbit/s)，目前OTDM 系統(tǒng)單通道速率達到了160 Gb/s；(2)、支路數(shù)據(jù)可具有任意速率等級，和現(xiàn)在的技術如SDH 以及ATM 網(wǎng)絡兼容性好；(3)、由于是單波長傳輸，大大簡化了放大器級聯(lián)管理和色散管理；(4)、雖然網(wǎng)絡的總速率很高，但在網(wǎng)絡節(jié)點，電子器件只需以本地數(shù)據(jù)速率工OTDM 和WDM 技術具有一定的互補性，OTDM 是WDM 技術的有效補充，兩者的結合可支撐未來超高速光通信網(wǎng)的實現(xiàn)。這兩種技術是克服光電子器件的瓶頸、提高光通信容量的有效途徑。概 述一、OTDM 系統(tǒng)及其關鍵器件的發(fā)展自上世紀 70 年代以來，隨著現(xiàn)代信息社會的飛速發(fā)展，光纖通信技術得到了迅猛的發(fā)展。波分復用技術研究較早，構成系統(tǒng)的光發(fā)射器，波長轉換器，波長路由器，波長復用、解復用器，光開關等各種器件發(fā)展相對成熟，部分已經(jīng)接近商用水平；實驗室系統(tǒng)中的傳輸容量達到了10 Tb/s。二、激光器鎖模技術的發(fā)展激光器的鎖模技術并不是一個新的技術，它是隨著激光器的發(fā)展而發(fā)展的。下面我們將簡要的介紹一下重點在OTDM 中的應用的各種半導體鎖模激光器的研究進展。這樣多中心波長，多信道脈沖就行成了。半導體鎖模激光器由于其內(nèi)在的短腔長，大增益帶寬，是實現(xiàn)高重復頻率，短脈沖寬度的光脈沖的理想器件[6]。 描述縱模模式鎖定情況下的光脈沖輸出 N=5 描述半導體激光器鎖模動態(tài)特性的方法能夠較準確描述半導體鎖模激光器的動態(tài)特性的方程為一組耦合的行波速率方程組。我們分別模擬了DFB 激光器的瞬態(tài)特性，包括(a) 增益分布，(b)載流子分布，可以看到空間燒孔效應；(c)輸出光功率；(d)穩(wěn)態(tài)光譜，可以看到是雙模振蕩。從(a)中我們可以明顯地看出激光器不同段的光子濃度分布，在增益區(qū)內(nèi)可以看到分布的不均勻性。(c)圖為脈沖的輸出，虛線表示了載流子濃度的變化，鎖模使得光形成了穩(wěn)定的脈沖；對(c)中的一段穩(wěn)態(tài)時域輸出進行傅立葉變換，得到了脈沖的光譜圖，即(d)圖，可以觀察到鎖模使得9 個縱模形成了鎖定，從而導致了時域上的光脈沖。(e)圖的意義在于，利