光纤通信.docx

光纤通信.docx§ 激光原理、半导体物理基础知识
（物理难点、理解掌握）
§ 半导体激光器LD （重点、掌握）
§ LED（简单、掌握）
§ （难点，掌握）
§ （简单、了解）
光纤通信
将承载了信息（信号）的电流作为半导体光源的 驱动电流，光源的输岀光信号就随着驱动电流的 大小而变化，从而实现信号的调制
属于光强度调制
适用于电流注入型的半导体器件 如LD、LED
^ 光源的调制原理
光源的调制：将电信号加载到光源的发射光上 的过程
用表征了待发送信息的电信号控制光载波的某 一参量（如光强度等），使之携带发送信息的 过程，也就是完成电/光转换的过程。
两类调制方式：
直接调制、间接调制
优点：原理简单，实现方便
缺点：调制电流的瞬态变化将影响谐振腔性能, 引发动态光谱展宽
光纤通信
光纤通信
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團间接调制（外调制）：
利用晶体的电光、磁光、声光效应 等性质实 现对激光辐射的调制；
适用于各种激光光源，如LD，其它激光器；
优点：不会因为调制而影响激光器的工作；
缺点：增加了调制模块的复杂度。
与直接调制的本质区别在于发光和调制这两
个功能是否分离进行的。
Li模拟信号的直接调制过程:
LD数字调制过程的瞬态响应
可能岀现的瞬态现象:
电光延迟：输岀的激光脉冲与注入电脉冲相 比有一个时间延迟。电光延迟时间一般为 ns 量级；
张弛振荡：输出光脉冲顶部出现衰减式的阻 尼振荡，也称为弛豫振荡，一般在几百 MH到
2GH量级
码型效应、自脉动、张弛振荡 +持续自脉动
光纤通信
光纤通信
瞬态响应现象示意图：
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歸冲辻人激光甜以 后，输出光咏冲表
自昧衬=某些池 光器在*些注入 电溝下瞪生的一
豪惟療擠和自耳肅
射以后，先出现一
亍玉施带裁的过程,
随后则开蜡持址皀
脉动.
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—电子和光子相互作用
t=0:阶跃电流脉冲注入
0-td：对导带底部填充电子，
使电子密度达到nth
td -t：激光器开始激射，光场建 立，导带中电子的超量填充
ti - t：有源区过量复合
t2 -t：过量复合持续，电子密度 降到nth以下，S也下降
t3以后：重新对导带底部填充电 子
（耦合）
速率方程组:
定量分析瞬态响应的方法。
速率方程组
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简化条件：
注入电流均匀，电子和光子密度在腔内 处处均匀
光子完全被限制在有源区中
忽略非辐射复合的影响
LD在阈值以上为单纵模振荡
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光子密度变化前情况
|竝1）和8（即分别阳有阚区里H由电子和光子遼业|
j;注入电洗密唆
d有誦陆的吁度
p（nl; if?（n） = y. Cn^ t曲此子的舟命时间 s= H猊霞肘逬人激兄松式的峨粗
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Jlj 光发射机
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KH<>
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需要控制电路的原因:
温度变化和老化给器件带来的影响 阈值电流的变化
输出功率变化
外微分量子效率变化 激光器输出中心波长漂移
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■5
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画此毛化引垃的**出走优
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團控制电路的种类：
自动温度控制电路（ATC） 主要消除温度变化对输出功率的影响 自动功率控制电路（APC） 主要消除器件老化对输出功率的影响
自动功率控制 （APC :
:控制激光器的偏置电流，使其自动跟踪
阈值电流的变化，使激光器总是偏置在最佳工
作状态（例如减小电光延迟、抑制张弛振荡）
第二：控制激光器调制脉冲电流的幅度，使其 自动跟踪外微分量子效率的变化，从而保持输 岀脉冲幅度稳定。
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』［间接调制的种类：
电光效应光调制器
磁光效应光调制器
声光效应光调制器
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电光效应: