光纤通信中的光源

1、光纤通信中的光源光源器件是光纤通信设备的核心， 它的作用时间电信号转换成光信号。 光纤通信中常用的光元器件有半导体激光二极管（LD,或称半导体激光器）和半导体发光二极管（LED）两种。由于光纤通信系统中的传输媒介是光纤，因此，作为光源的发光器件，应满足以下基本要求：1. 体积小, 发光面积应与光纤芯径的尺寸相匹配, 而且光源和光纤之间应有较高的耦合效率。2. 发射的光波波长应适合光纤的两个低损耗波段,即短波长0.80.9um 和波长1.21.6um 。3. 可以直接进行光强度调制,而且与调制器的连接应该是很方便的。4. 可靠性高,工作寿命长,稳定性好,互换性好。5. 发射的光功率应足够大,并且

2、响应速度要快。6. 温度特性要好。 当温度变化时, 其输出光功率及工作波长的变化在允许的范围内。这两种器件的发射波长与光纤的低损耗或低色散波长相一致；能够在室温下连续工作、输出功率满足光纤通信系统的要求;谱线宽度可以做的较窄,以减少光纤中的色散的影响此外,它们还具有体积小、重量轻、使用寿命长、与光纤耦合效率高、调制简便等一系列优点。在光纤通信中,占主要地位的是半导体激光二极管,它主要用于长距离和大容量（高码速） 的光纤通信系统中,其次是发光二极管,可用于短距离、低容量系统或者用于模拟系统LE>光信号工作物质为半导体晶体的一类激光器称为半导体激光器，又称为半导体激光二极管（LD）。任何激光

3、器为了实现激光振荡，都必须满足两个条件：一是具有增益介质， 实现粒子数反转；二是具在谐振腔提供正反馈，正反馈通过增益介质两端的反射镜来实现。半导体激光的原理结构图所示在P区和N区之间的过度区为有源区，两个端面为自然解理面，它们与结面垂直， 有源区长度一般为数百米，光反馈由解理面构成的 F- P光学谐振腔来提供。谐振腔的作用是提供光学正反馈， 以便在腔内建立并维持自激振荡，并控制激光束的特性。在自然解理面上，由于有源区的折射率n与空气折射率不同构成折射镜R1和R2，其折射率均为»-1R.=()姑1一般半导体激光器的材料折射率典型值约为3.5 ,所以端面的折射率约为31%。尽管由两个解理

4、面构成的F-P腔具有较大的腔损耗，但由于材料的增益很高，足以抵消损耗形成光振荡。同普通激光器一样，半导体激光器要产生稳定的激光振荡，也必须满足阈值条件和相位条件。最简单的半导体激光器由带隙能量较高的P型和N型半导体材料，中间夹一层很薄的另一种半导体材料构成。通常采用的激光器为条形激光器,它们的激活区为条形结构,使在平行于结平面的同时提咼载流子和耦合效率较高。条方向上光子和载流子都受到限制，使之局限有一个较窄和很薄的条形区域内,光子的浓度，降低激光器的阈值。这种结构的激光器能够与光纤很好地耦合，形激光器主要有两种结构，增益导引条开和折射率导引条形。半导体激光器的的模式特性半导体激光器中所允许的光场模式分为TE和TM两组，每一组模式对应着电 （或磁）场在垂直于PN结平面方向（横向）、平行于PN结平面方向（侧向）各传播方向（纵向）的稳定驻波形式， 分别称为横模、侧模、和纵模。发光二极管（LED）（略）光源的驱动电路光源注入偏置电流和调制电流，就能发射光，光源接上驱动电路就构成了光发送机的主体部分。根据光源种类（LED和LD）和调制方式（模拟和数字）的不同，驱动电路亦是不同的。通常所说 的驱动电路实际上应提供恒定的偏置电流和调制信号，并采用伺服回路以保持平均光功率恒定不变，主要由调制电路和控