光源和光发射机

1 半导体激光器

1.1 激光的基础知识

能级跃迁分类和性质

1.2 激光激射条件

发射波长

λ=hcEdir=1.24Eg(ev)(um)

1.3 结构理论

光反馈装置

光波导的两个实现技术:增益引导、折射率引导

1.4 典型分类

分类

1.5 模式概念

1.6 基本性质

1.6.1 伏安特性

纯电学性质,本质 PN 结,类似于普通二极管。

1.6.2 PI 特性

激光器效率(换能效率)

  • 功率效率:ηp=激光器发射光功率激光器消耗光功率=PexVjI+I2Rs=PexPin
  • 量子效率
    • 内量子效率:ηi=辐射复合速率非辐射复合速率+辐射复合速率=RrRnr+Rr.
    • 外量子效率:ηex=激光器每秒发射光子数激光器每秒注入“电子空穴对”数=Pex/hυI/e0.
    • 外微分量子效率,PI 特性曲线斜率:ηD=PexPthhvIIthe0=PexhvIIthe0(Pex>>Pth)

1.6.3 光谱特性(描述纯光学性质)

2 LD&LED

3 半导体发光二极管

3.1 工作原理

3.2 结构分类

3.3 主要性质

半导体发光二极管常用于速率不高,传输系统不长的系统。

4 光源的调制

4.1 直接调制

4.1.1 分类

4.1.2 实用组件

光发射机

  • 偏置电流 I0 选择
    • 增大 I0 使其逼近阈值
      • 减小电光延迟时间
      • 提高频谱利用率和通信容量
      • 一定程度抑制张弛振荡
      • 此时较小的调制电流就能获得大的输出光脉冲,减小码型效应。
    • 超过阈值电流一点
      • I0 上升意味着消光比恶化
      • 消光比EXT=P1P0=10lgP1P0(dB)
    • 避开阈值处的峰值——散粒噪声在阈值处常有很陡的峰值。
  • 调制电流 Im 选择
    • 保证光脉冲到一定幅度,满足对输出功率的要求。
    • 不能过大,否则会损坏期间,增加分线性效应。
    • 尽量避开自脉动区域。
    • I0I0+Im 相差不大,减小码型效应。
  • 调制电路
    • 好的开关速率
    • 好的电流脉冲波形
  • 控制电路
    • 自动温度控制 ATC - 温度
    • 自动功率 APC - 器件老化
      • 控制偏执电流。
      • 控制激光器调制脉冲电流幅度。

直接调制简单、经济、容易实现,动态谱线展宽、色散增加。

5 间接调制

5.1 特点

间接调制啁啾小、色散小

5.2 原理

声光效应

6 光源调制格式

6.1 分类

6.2 光调制格式类型

6.3 高速长距系统常用调制格式