光纖通信技術(shù)第四章-文庫(kù)吧資料
2025-05-21 15:17本頁(yè)面
【正文】 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。窄的線寬有利于減小光纖的色散。 ? 管芯溫度與發(fā)射波長(zhǎng)的關(guān)系： 溫度升高紅移 CnmdTd 0/??相比之下，折射率波導(dǎo) LD的熱穩(wěn)定性差得多，其 CnmdTd 0/??這種特性在泵浦激光器中是有用的，可以通過(guò)精確地控制溫度，把 LD的發(fā)射波長(zhǎng)調(diào)節(jié)到特定波長(zhǎng)上，以滿足應(yīng)用要求。 一個(gè)較好的單縱模 LD， MSR應(yīng)大于 30dB。 ?采用波長(zhǎng)選擇反饋， 使不同的縱模有不同的損耗，包括：分布反饋結(jié)構(gòu)和耦合腔結(jié)構(gòu)。 調(diào)制速率越高，調(diào)制電流越大，譜線展寬的越多。 對(duì)激光器進(jìn)行直接強(qiáng)度調(diào)制會(huì)使發(fā)射譜線增寬，振蕩模數(shù)增加。 InGaAsP/InP激光器的發(fā)射波長(zhǎng)隨注入電流漂移的情況，此激光器沒(méi)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(zhǎng)漂移。 相鄰縱模的頻率間隔 : 增益曲線： ?????? ???2202)(e xp)0()(???? gg?0增益譜中心波長(zhǎng)，由增益介質(zhì)的能級(jí)差決定； ?增益譜寬，由增益介質(zhì)內(nèi)原子熱運(yùn)動(dòng)（多普勒加寬）和原子碰撞（均勻加寬）造成； g(0)正比于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的最大增益 nLcf2?? 峰值波長(zhǎng)隨溫度變化： 半導(dǎo)體激光器的發(fā)射波長(zhǎng)隨結(jié)區(qū)溫度而變化。 譜線特性： 在縱向，光波以駐波形式振蕩。 I=67mA P= I=75mA P= I=100mA P=10mW I=95mA P=6mW I=80mA P=4mW 隨著電流增加，主模的增益增加，而邊模的增益減小，縱模數(shù)減少，一個(gè)模式開(kāi)始占優(yōu)勢(shì)，直到出現(xiàn)單個(gè)窄線寬的光譜為止。 (詳見(jiàn)《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)。 LD工作在基橫模時(shí)，相干性最好，因此要求 LD在設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)上 保證基橫模工作 。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。 不同溫度下的 P－ I曲線 4. 溫度特性： 溫度升高時(shí)性能下降，閾值電流隨溫度按指數(shù)增長(zhǎng)。較高的 T0意味著當(dāng)溫度快速增加時(shí)，激光二極管 Ith增加不大。 內(nèi)量子效率 ?i= 有源區(qū)內(nèi)每秒鐘產(chǎn)生的光子數(shù) 有源區(qū)內(nèi)每秒鐘注入的電子 空穴對(duì)數(shù) 3. 內(nèi)量子效率 ?i： ? T0LD的特征溫度，與器件的材料、結(jié)構(gòu)等有關(guān)。 ?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。 ? ?i和 ?e既又關(guān)系又有差別。 ? ?e可從 PI特性的斜率（閾值以上） dP/dI求得： ? ?? ? ? ?? ?? ?mAdImWdPmdIdPEqqIdhPdge ???? ???（對(duì) 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(duì)（注入電流）轉(zhuǎn)換成光子能力的一個(gè)參數(shù)。是一個(gè)以百分?jǐn)?shù)（％）度量的性能系數(shù)。 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)。 隨注入電流增加，激光二極管首先是漸漸地增加自發(fā)發(fā)射，直至開(kāi)始發(fā)射受激發(fā)射。 ? 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。 Po是從器件端面輸出的光功率， Pf是從帶有尾纖器件輸出的光功率。 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)（ Honeywell進(jìn)行了可靠性實(shí)驗(yàn)） ? 價(jià)格低、產(chǎn)量高 ? 可任意配置高密度二維激光陣列。 DFB LD已成為中長(zhǎng)距離光纖通信應(yīng)用的主要激光器 分布 Bragg反射型激光器 DBR LD ? DBR LD的周
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