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激光器

高速激光器被譽為光通信和光網絡的“心髒”

2023-04-27 我要評論(0 )   

什麽(me) 是高速激光器呢?高速激光器有兩(liang) 個(ge) 功能,第一個(ge) 基本功能是能夠發射激光;第二個(ge) 是能夠調製,將寬帶高頻信號加載到激光上發射出去。不同於(yu) 激光器加調製器的方式,直...

什麽(me) 是高速激光器呢?


高速激光器有兩(liang) 個(ge) 功能,第一個(ge) 基本功能是能夠發射激光;第二個(ge) 是能夠調製,將寬帶高頻信號加載到激光上發射出去。不同於(yu) 激光器加調製器的方式,直調高速激光器沒有外調製時帶來的插損,同時功耗更低。


高速半導體(ti) 激光器是高速光電子器件的典型代表,被譽為(wei) 光通信和光網絡的“心髒”。高速半導體(ti) 激光器可實現激光發射和光強度調製雙重功能。將微波信號加載到光波,可以實現微波信號低損耗長距離傳(chuan) 輸。


對於(yu) 高速激光器,通常要分析靜態特性和動態特性。靜態特性是功率與(yu) 電流關(guan) 係(P-I曲線),而動態特性是不同頻率和不同驅動電流下的響應特性。當偏置電流超過某一個(ge) 閾值的時候激光器就發光,不斷增大電流直到光功率飽和甚至可能會(hui) 下降。真正工作的區域是其中的線性區域,斜率越高對應的響應度越高。但是對於(yu) 高速激光器,僅(jin) 僅(jin) 關(guan) 注靜態特性是不夠的,我們(men) 必須知道其動態特性,也就是在不同頻率下的動態P-I曲線。


當頻率低於(yu) 某一個(ge) 值時,激光器是可以正常工作的,隨著頻率的提高,P-I曲線的斜率慢慢下降。根據這個(ge) 動態的P-I曲線,可以看到激光器在不同頻率下、不同功率下的響應特性,由此可以知道激光器的最佳工作點,並對激光器的某些特性進行優(you) 化。


與(yu) 其他類型的激光器調製方式(LiNbO3調製器,電吸收調製器)相比較,直調製激光器具有較好的響應線性度。因為(wei) LiNbO3調製器的響應函數是cos2,具有很差的線性度;而電吸收調製器在這方麵沒有規律,在補償(chang) 電路上很有困難,不適合大規模生產(chan) 。


還有一個(ge) 問題需要說明,大信號與(yu) 小信號的區別。其實大信號和小信號最大的區別是信號的幅度,跟發射的光功率沒有關(guan) 係。小信號是指不同頻率下光功率幅度的變化隨信號的變化,橫坐標是頻率;大信號是指信號的幅度覆蓋整個(ge) 工作範圍,關(guan) 注點在於(yu) 開關(guan) 比,至於(yu) 線性度好壞不太關(guan) 心。在數字通信中,我們(men) 隻關(guan) 注大信號,核心指標包括速率,Gb/s,誤碼率,調製度以及靈敏度。評價(jia) 參數有誤碼分析(誤碼率、代價(jia) 、壓力容限)和眼圖(消光比、眼高、眼寬、Q因子)。


通常用到的儀(yi) 器有誤碼分析係統(發生器、檢測、分析儀(yi) ),還有信號源,頻譜儀(yi) ,光功率計等。在模擬通信中,通常關(guan) 注的是小信號,在不同頻率下的帶寬。評價(jia) 參數有散射參數(帶寬、反射係數),大動態響應(1dB壓縮點)以及複合二階失真。通常用到的儀(yi) 器有矢量網絡分析儀(yi) 器,信號源,頻譜儀(yi) ,光功率計。


在模擬通信中除幅頻響應,相頻響應也是非常重要的。如果是線性的,可以通過相位延時來修正。在無線電通信中就有對應的器件來解決(jue) 相位的問題。


那麽(me) 從(cong) 光域和電域看,響應線性範圍有何區別呢?


激光器輸出光功率線性範圍是10-15mW,探測器線性響應輸入光功率是1μW ~10mW。光傳(chuan) 輸鏈路線性響應範圍應該是包括這兩(liang) 個(ge) 範圍的。


激光器的輸入是電,輸出是光,而探測器剛好相反。如果光的響應範圍是60dB,那麽(me) 電域的響應範圍則為(wei) 平方的關(guan) 係,是120dB。


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