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      半導(dǎo)體激光器(LD)直接調(diào)制的原理

      發(fā)布時(shí)間:2016/1/21 19:03:32 訪問次數(shù):9236

         半導(dǎo)體激光器是電子與光子相互作用并進(jìn)行能量直接轉(zhuǎn)換的器件。圖3.5示出了砷鎵鋁雙異質(zhì)結(jié)注入式半導(dǎo)體激光器的輸出光功率與驅(qū)動(dòng)電流的關(guān)系曲線。H7N0602LD半導(dǎo)體激光器有一個(gè)閾值電流五,當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流密度小于五時(shí),激光器基本上不發(fā)光或只發(fā)很弱的、譜線寬度很寬、方向性較差的熒光;當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流密度大于五時(shí),則開始發(fā)射激光,此時(shí)譜線寬度、輻射方向顯著變窄,強(qiáng)度大幅度增加,而且隨電流的增加呈線性增長(zhǎng),如圖3.6所示。由圖3.5可以看出,發(fā)射激光的強(qiáng)弱直接與驅(qū)動(dòng)電流的大小有關(guān)。若把調(diào)制信號(hào)加到激光器電源上,就可以直接改變(調(diào)制)激光器輸出光信號(hào)的強(qiáng)度。由于這種調(diào)制方簡(jiǎn)單,能工作在高頻,并能保證良好的線性工作區(qū)和帶寬,因此在光纖通信、光盤和光復(fù)印等方面得到了廣泛的虛用。

         圖3.5半導(dǎo)體激光器的輸出特性    圖3.6半導(dǎo)體激光器的光譜特性

           

         圖3.7所示為半導(dǎo)體激光器調(diào)制原理以及輸出光功率與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系曲線。為了獲得線性調(diào)制,使工作點(diǎn)處于輸出特性曲線的直線部分,必須在加調(diào)制信號(hào)電流的同時(shí)加一適當(dāng)的偏置電流厶,使輸出的光信號(hào)不失真。但是必須注意,要把制信號(hào)源與直流偏置隔離,避免直流偏置源對(duì)調(diào)制信號(hào)源產(chǎn)生影響。當(dāng)頻率較低時(shí),可用電容和電感線圈串接來實(shí)現(xiàn),當(dāng)頻率很高(大于50 MHz)時(shí),則必須采用高通濾波電路。另外,偏置電源直接影響LD的調(diào)制性能,通常應(yīng)選擇厶在閾值電流附近而且略低于五,此時(shí)LD可獲得較高的調(diào)制速率。因?yàn)樵谶@種情況下,LD連續(xù)發(fā)射光信號(hào)不需要準(zhǔn)備時(shí)間(即延遲時(shí)間很。,其調(diào)制速率不受激光器中載流子平均壽命的限制,同時(shí)也會(huì)抑制張弛振蕩。但厶選得太大,又會(huì)使激光器得消光比變壞,所以在選擇偏置電流時(shí),要綜合考慮其影響。

         半導(dǎo)體激光器是電子與光子相互作用并進(jìn)行能量直接轉(zhuǎn)換的器件。圖3.5示出了砷鎵鋁雙異質(zhì)結(jié)注入式半導(dǎo)體激光器的輸出光功率與驅(qū)動(dòng)電流的關(guān)系曲線。H7N0602LD半導(dǎo)體激光器有一個(gè)閾值電流五,當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流密度小于五時(shí),激光器基本上不發(fā)光或只發(fā)很弱的、譜線寬度很寬、方向性較差的熒光;當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流密度大于五時(shí),則開始發(fā)射激光,此時(shí)譜線寬度、輻射方向顯著變窄,強(qiáng)度大幅度增加,而且隨電流的增加呈線性增長(zhǎng),如圖3.6所示。由圖3.5可以看出,發(fā)射激光的強(qiáng)弱直接與驅(qū)動(dòng)電流的大小有關(guān)。若把調(diào)制信號(hào)加到激光器電源上,就可以直接改變(調(diào)制)激光器輸出光信號(hào)的強(qiáng)度。由于這種調(diào)制方簡(jiǎn)單,能工作在高頻,并能保證良好的線性工作區(qū)和帶寬,因此在光纖通信、光盤和光復(fù)印等方面得到了廣泛的虛用。

         圖3.5半導(dǎo)體激光器的輸出特性    圖3.6半導(dǎo)體激光器的光譜特性

           

         圖3.7所示為半導(dǎo)體激光器調(diào)制原理以及輸出光功率與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系曲線。為了獲得線性調(diào)制,使工作點(diǎn)處于輸出特性曲線的直線部分,必須在加調(diào)制信號(hào)電流的同時(shí)加一適當(dāng)的偏置電流厶,使輸出的光信號(hào)不失真。但是必須注意,要把制信號(hào)源與直流偏置隔離,避免直流偏置源對(duì)調(diào)制信號(hào)源產(chǎn)生影響。當(dāng)頻率較低時(shí),可用電容和電感線圈串接來實(shí)現(xiàn),當(dāng)頻率很高(大于50 MHz)時(shí),則必須采用高通濾波電路。另外,偏置電源直接影響LD的調(diào)制性能,通常應(yīng)選擇厶在閾值電流附近而且略低于五,此時(shí)LD可獲得較高的調(diào)制速率。因?yàn)樵谶@種情況下,LD連續(xù)發(fā)射光信號(hào)不需要準(zhǔn)備時(shí)間(即延遲時(shí)間很。,其調(diào)制速率不受激光器中載流子平均壽命的限制,同時(shí)也會(huì)抑制張弛振蕩。但厶選得太大,又會(huì)使激光器得消光比變壞,所以在選擇偏置電流時(shí),要綜合考慮其影響。

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