光通信用光发射器件.ppt

美国专利----分布反馈激光器 分布反馈(DFB)激光器 (a) 结构； (b) 光反馈 光发射器件的结构虽然很多，但从性能和可靠性来说，工程上主要采用脊性波导F-P LD 、 DFB-LD和MQW-DFB-LD 。根据光电性能、封装和价格，通常： A) 对低速、短距离一般采用发光管或激发管； B) 对(40-155)Mb/s 、中等距离一般采用平面接触的F-P LD； C) 对(155-622)Mb/s 、中等距离一般采用平面或脊性波 导F-P LD；如XPON用 D) 对(622-2500)Mb/s ,中长距离一般采用DFB-LD； （如千兆以太网、CATV、直放站用） E) 对(2.5-10)Gb/s、长距离一般采用MQW-DFB-LD; （如 SDH骨干网和广域网用） 6 激光器光电特性 激光器光电特性包括： a) 电流-电压特性和电流-光功率特性 V、 Po Kink(扭折） 1.6-1.8 Ith Ith_——---- 阈值电流，一般为（8-20）mA I 通常半导体器件为温度敏感器件，对LD，当环境温度或PN结温变化时，光功率和阈值电流都会产生变化，如下图。 为此，对大功率LD，常采用半导体致冷器来保持温度恆定 b) 光谱特性 LED光谱宽度较宽，通常其半宽度大于30nm; LD光谱示意图如下： LD光谱特性可用光谱宽度和边模抑制比来表示 GaAlAs/GaAs DH-LD光谱如下所示： LD光谱不仅随环境温度变化，而且随工作电流而变化，InGaAsP/InP LD模式和波长随电流而变化如下图所示： C) 瞬态特性 由于LD在直接脉码调制下的电子和光子的相互作用，存在开关延迟、张弛振荡、自脉动等现象。 d) 模式特性 由于光在谐振腔中形成稳定的驻波形态，在垂直与光发射方向和光平性防线存在横模和纵模。只有一个光斑状的横模，称单横模；有两个和两个以上的光斑状，称多横模。如下图所示。 如果在光谱中只存在一个波峰，或边模抑制比大于30dB以上的纵模，称单纵模。如： e) 码型效应 在高速光通信系统中，由于LD中光电相互作用，产生开关效应，且每个数码宽度很小，所以存在码型效应。 f) 结发热效应、强度和频率调制噪声 g) 某公司 的MQW-DFB-LD 技术指标(1) 某公司 的MQW-DFB-LD 技术指标(2) h) 美国某公司的MQW-DFB-LD 技术指标（1） h) 美国某公司的MQW-DFB-LD 技术指标（2） 7 激光器制作工艺 激光器的种类、结构很多，不同结构的器件，制作工艺步骤和工艺条件各不相同，下面以MQW-DFB-LD为例，介绍主要制作工艺步骤如下： MOCVD—一级光删制作—掩埋双沟制作—二次外延— 光刻—化学腐蚀—LPCVD—光刻—反应离子刻蚀 —金 属溅射—金属剥离—电镀—减薄—抛光—电子束蒸发— 芯条解理—端面镀膜—管芯解理 8 激光器应用与控制 激光器应用 A 选择波长、光功率及线性、光谱宽度、封装和价格合适的激光器； B 选择合适的偏置和滤波；考虑消光比、带宽、开关延迟和张弛振荡； D 光纤反射对光功率、波长稳定性的影响；是否需要隔离器？ E 直接调制时应考虑阻抗匹配和寄生参数问题； F 严防静电和浪涌