光纤通信 顾畹仪 教学第二章.pptVIP

(2) 自动功率控制（APC ) 要精确控制激光器的输出功率，应从两个方面着手： 第一，控制激光器的偏置电流，使其自动跟踪阈值变化，从而使激光器总是偏置在最佳的工作状态； 第二，控制激光器调制脉冲电流的幅度，使其自动跟踪外微分量子效率而变化，从而保持输出光脉冲信号的幅度恒定。 但上述做法电路复杂，难以精确调整。一般来说，激光器的外微分量子效率对温度变化不是很敏感。为降低成本、简化控制电路，可以只探测激光器发射的平均功率，以此作为反馈信号控制偏置电流，从而维持输出光功率恒定。 在图中所示的控制系统中，利用激光器谐振腔的后镜面发射的光作为反馈光信号，用光电极管（PD ）将平均光功率转换成光生电流，在其负载电阻上转换为电压信号，然后与直流参考电平比较后输入到运算放大器的同名端。放大器的输出控制激光器的直流偏置电流的幅度，从而维持激光器输出的平均功率恒定。 第 2 章 光 源 和 光 发 射 机 * 3 激光器控制电路 自动功率控制（APC ) 利用激光器谐振腔的后镜面发射的光作为反馈光信号，用光电极管（PD ）将平均光 功率转换成光生电流，在其负载电阻上转换为电压信号，然后与直流参考电平比较后 输入到运算放大器的同名端。放大器的输出控制激光器的直流偏置电流的幅度，从而 维持激光器输出的平均功率恒定。 第 2 章 光 源 和 光 发 射 机 * 3 激光器控制电路 自动功率控制（APC )举例 第 2 章 光 源 和 光 发 射 机 * 第 2 章 光 源 和 光 发 射 机 * 习题2： 9，10，11，12，13，14，15，16 2.2.5 半导体激光器的基本性质--光谱特 谱宽和线宽的具体计算： 线宽：对DFB -LD 来说，采用G957 建议的最大-20dB 宽度来定义，即在规定的光输出功率下，主模中心波长的最大峰值功率跌落-20dB （100倍）时的最大全宽为光谱线宽。 第 2 章 光 源 和 光 发 射 机 * 2.2.5 半导体激光器的基本性质--光谱 （4）边模抑制比（SSR ) 在规定的输出功率和规定的调制（或CW ）时最高光谱峰值强度与次高光谱峰值强度之比。该参数仅用于单模激光器。 第 2 章 光 源 和 光 发 射 机 * (5) 模式跳跃 单模激光器有时会出现从q 模式跳变到q+1模式，表现为模式跳变不稳定，称为模式跳跃。在该现象中，LD 的中心波长以分离波长跳跃，并在宽的光谱范围内失去连续调谐。通过调节驱动电流，可以改变间断出现的波长。 2.2.5 半导体激光器的基本性质--光束特性 4 光束特性 对于半导体激光器，一般近场光斑和远场光斑是不一样的。这是由于水平方向和垂直方向的发散角度不一样。通常用激光器的近场和远场辐射方向图来表征其光束特性，它直接影响到器件与光纤的耦合效率。 近场：光斑大小； 远场：角度+大小 第 2 章 光 源 和 光 发 射 机 * 横模是决定近场图案的主要因素，横模和发散角是决定远场位置输出光功率角分布形式的主要因素，从而可以通过测量激光器的近场和远场图案来分析其横模模式特征。 2.2.5 半导体激光器的基本性质--光束特性 第 2 章 光 源 和 光 发 射 机 * LD 输出端面的辐射束光功率强度分布称为近场图， 远离LD 端面的辐射束光功率强度分布称为远场图。 尽管在有源区端面上的激光光斑呈水平椭圆形状，但从激光器发射出的远场图案却呈垂直椭圆光束。应用中希望发散角越小越好。 一般异质结平面条形激光器，在垂直方向非常薄，所以只有垂直基模，而平行方向，约束较差，存在多水平横模。 2.4 光源的调制原理 2.4.1 光源的两种调制方式 直接调制（内调制）： 通过把信息转变为驱动电流（注入电流）控制半导体激光器的发光过程，获得输出光功率变化，是一种光强度调制（IM ）。 优点： 简单、实现方便， 缺点： 折射率扰动，影响谐振腔的参数，动态光谱展宽——调制啁啾。 间接调制（外调制）: 电光调制、电吸收调制、磁光调制、声光调制。 第 2 章 光 源 和 光 发 射 机 * 2.4.2 光源的直接调制 P-I 曲线： 特点： 阈值 线性 非线性饱和 第 2 章 光 源 和 光 发 射 机 * 2.4.2 光源的直接调制 调制方式： CATV的模拟调制，工作在线性区。 特点：非线性失真，交调失真：SCO，CTB：-65dBc。模拟预失真电路：5~10dB改善。1310nm DFB LD