光纤通信第三章+光发射机.pptxVIP

第三章：光发送机;光纤通信链路;内容提要;光发送机;机柜和机架设备的规格与标准;光发送机基本结构;光发送机中的自动温度控制电路;光发送机中的自动功率控制电路;高精度温控与低纹波恒流流源;光纤通信对光源的要求;最常用的光源;物理基础;能级(孤立原子）;;能带理论;;非本征半导体材料：p型;PN结;;;电致发光;直接带隙：导带的最低位置位于价带最高位置的正上方；电子空穴复合伴随光子的发射。III-V族元素的合金，典型的如GaAs等。 间接带隙：导带的最低位置不位于价带最高位置的正上方；电子空穴复合需要声子的参与，声子振动导致热能，降低了发光量子效率。;辐射与跃迁;自发辐射;受激辐射;光源;LED;发光二极管 LED;面发射LED;边发射LED;LED的P-I特性;LED的光谱特性;LED的温度特性;;LED 模拟调制;LED 模拟调制原理图;Source Bandwidth Constraints The light source limits the highest modulation frequency for two reasons: Junction and parasitic capacitance. （结电容和寄生电容） 2) Non-zero carrier lifetimes. (载流子寿命);;从电的角度看，光电检测器输出电功率变为原来一半，即系统输出光电流变为0.707时所对应的频率定义为3-dB带宽，即电3-dB带宽;LED的响应速度;LED小结; LD;Laser Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation;激光诞生（laser）;半导体激光器;制作激光器的半导体材料;法布里-珀罗（F-P）型激光器;LASER激射过程（FP）;g(·)为增益系数， 为材料损耗系数。当光经反射镜R1和R2反射在腔内往返传播2L回到原点之后，电场分量为：;幅度条件;增益谱与F-P腔选频;F-P腔激光器工作过程;F-P激光器的限制;F-P激光器实例;半导体激光器的模式特性;激光器横模与纵模;激光器横模与纵模;横向约束的双异质结构：增益引导型;机制：1) 在横向引入一个折射率分布实现对光模式的限制 2) 在横向将电流严格地限制在有源区，使得 60% 的注 入电流用于发光 特点：输出光束具有很好的准直性、能工作在基横模;垂直腔表面发射激光器 (VCSEL);垂直腔面发射激光器(VCSEL);垂直腔面发射激光器(VCSEL);单纵模激光器;DFB激光器微观结构;分布反馈（ DFB ）激光器;分布Bragg反射型(DBR)激光器（三段式）;- DBR激光器是将光栅刻在有源区两端 - DBR激光器的特点和工作特性与DFB激光器类似，但其阈值 电流要比DFB激光器的阈值电流高;外腔激光器（ECL）;;几种激光器特点;半导体激光器的工作特性;半导体激光器的阈值特性;Example: Wavelength Shift = 0.1 nm/oC;LD 温度特性;LD的温控设备;纵模特性1：随注入电流变化;纵模特性2：随温度变化;纵模特性3：动态谱线展宽;纵模特性4：线宽;纵模特性5：相对强度噪声;激光器的封装;双列直插式封装;TO封装;蝶形封装;小型化封装; 半导体激光器的安全使用;讨论;调制;光源的调制;;内（直接）调制：信息流直接控制激光器的驱动电流 ( 40GHz);;直接调制;LD 模拟调制原理图;LD 数字调制原理图;直接调制技术：失真;半导体激光器的瞬态特性;电光延迟;张弛振荡/驰豫振荡;自脉动;码型效应;结发热效应;;啁啾;LD 带宽;激光场的张弛振荡频率为：;直接调制的偏置电流选择;外调制;外调制器利用的物理效应;常见的外调制器材料;常见的外调制器结构类型;铌酸锂电光调制器;铌酸锂电光调制器;相位调制器;Mach-Zehnder 强度调制器（MZM）;LD的外调制技术：马赫-曾德调制器;