13.1激光器简介
在光纤通信系统中,光发送机的作用是将电信号转变为光信号,并有效地把光信号送入传输光纤。光发送机的核心是光源及其驱动电路。光纤 通信系统对光源的要求主要有:
(1)调制容易、线性好、带宽大;
(2)输出谱窄,以降低光纤色散的影响;
(3)辐射角小,与光纤的藕合效率高;
能满足上述要求且已广泛应用于光纤通信系统中的有两种半导体光源:发光二极管(LED)和激光二极管(LD)。这两种光源的主要区别在于LED输出为非相干光,其谱宽宽,入纤功率小,调制速率低;而LD是相干光输出,谱宽窄,入纤功率大,调制速率高。因此,前者适用于短距离低速系统,后者适用于长距离高速率系统。
发光二极管LED和激光二极管LD的主要特性有
(l)P-I特性
输出光功率P与偏置电流I的关系。LED是非闽值器件,发光功率随工作电流增大而增大,并在大电流时逐渐饱和。
LD的P-I特性由A,B两段组成,B线的延长线与横轴的交点对应的电流为闽值电流Ith,当工作电流大于Ith时产生激光输出。LD的Ith对工作温度是十分敏感的,随着工作温度的提高,P-I特性曲线向右移动,阂值电流增大,斜率减小。
在光纤通信系统中,信息由LED或LD发出的光波所携带,光波就是载波。把信息加载到光波上的过程就是调制。按调制方式与光源关系来分,有直接调制和外调制两种。前者指直接用电调制信号来控制半导体光源的振荡参数(光强,频率等),这种方式又称为内调制;后者是让光源输出的幅值与频率恒定的光通过光调制器,光信号通过调制器实现对光载波的幅度、频率及相位等进行调制。光源直接调制的优点是简单,但调制速率受到载流子寿命及高速率下的性能退化的限制(如频率凋啾等)。外调制需要调制器,结构复杂,但可获得优良的调制性能,尤其适用于高速率。
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