Прямая модуляция


Модуляционные характеристики полупроводникового лазера



страница4/10
Дата12.02.2020
Размер0.73 Mb.
Название файлапушкина.docx
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
4.2.2. Модуляционные характеристики полупроводникового лазера

Частотная характеристика модуляции ППЛ имеет ограниченную верхнюю частоту, определяемую спонтанным временем жизни фотона в активном слое внутри резонатора [8, 24]:



 (1.14)

где  - пороговый ток лазера,  - ток модулирующего сигнала.

Частотные характеристики модуляции ППЛ зависят и от добротности резонатора

 (1.15) где с – скорость света; n – показатель преломления активного слоя ППЛ; L – длина резонатора; а Р – потери на рассеяние; R1 и R2 - коэффициенты отражения зеркал резонатора.

Кроме того, выбор величины тока смещения относительно порогового позволяет изменять полосу частот модуляции (рисунок 1.9).



Приведенные модуляционные характеристики имеют явно выраженный резонансный характер. В основе резонансного характера лежит процесс взаимодействия между избыточными носителями и оптическим излучением в резонаторе. В зоне генерации возникают два своеобразных резервуара (носители заряда и кванты – фотоны), между которыми происходит обмен энергией. Наиболее наглядно резонансное явление наблюдается при импульсной модуляции тока накачки (рисунок 1.10).

Рисунок 1.9. Частотные характеристики модуляции ППЛ



При возбуждении лазера скачком тока IS наблюдается задержка начала генерации на время S , которое необходимо для возрастания плотности носителей зарядов до порогового уровня:

 (1.16)

Резкое увеличение концентрации носителей заряда в свою очередь вызывает возрастание рекомбинационного излучения, которое опять с задержкой увеличивает вынужденную рекомбинацию, что приводит к падению концентрации носителей заряда и уменьшению излучаемой мощности. Наличие задержек приводит к колебательному процессу, называемому "пичковым" или "звоном лазера". Пичковый режим ограничивает частотный диапазон модуляции многомодового лазера. Применение в технике оптической связи узкополосковых лазеров, лазеров зарощенного типа, одномодовых лазеров РОС со специальными поглощающими противопичковыми добавками на основе титана исключили в значительной степени влияние "звона".



Рисунок 1.10. Импульсная модуляция ППЛ



Рисунок 1.11. Динамическое уширение спектра лазера при модуляции

Другой проблемой прямой модуляции лазерного прибора стало динамическое уширение спектра. Если ППЛ работает в режиме постоянного тока, то легко возникает одна продольная мода. Однако если осуществить непосредственную гармоническую модуляцию, то число генерируемых продольных мод возрастает. Это связано с тем, что одновременно с модуляцией происходит резкое изменение усиления в активном слое, и при большом числе продольных мод усиление постепенно превышает потери в резонаторе. Это уширение спектра называется динамическим или другое название чирпинг-эффекта, т.е. паразитной частотной модуляции.

Динамическое уширение спектра зависит от частоты модуляции и становится серьезной проблемой в случае, когда полоса передачи ограничена шириной спектра источника оптического излучения, например, хроматической дисперсией в одномодовом стекловолокне (рисунок 1.11) т.к. это явление приводит к дополнительным искажениям оптических импульсов. Кроме того, в процессе прямой модуляции образуются дополнительные шумовые составляющие, которые также ограничивают возможности передачи по волоконным световодам.

4.2.3. Шумы модуляции лазера

Шумы, возникающие при модуляции тока накачки лазера, подразделяются:



  • шумы, обусловленные спонтанным излучением;

  • шумы, обусловленные изменением температуры и тока (дробовый шум);

  • шумы, обусловленные отраженным излучением от стыка с оптическим волокном;

  • шумы перескока моды;

  • шумы частотной модуляции.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


База данных защищена авторским правом ©genew.ru 2020
обратиться к администрации

    Главная страница
Контрольная работа
Курсовая работа
Лабораторная работа
Рабочая программа
Методические указания
Практическая работа
Методические рекомендации
Теоретические основы
Пояснительная записка
Общая характеристика
Учебное пособие
История развития
Общие сведения
Физическая культура
Теоретические аспекты
Практическое задание
Федеральное государственное
Направление подготовки
Теоретическая часть
Техническое задание
Дипломная работа
Самостоятельная работа
Методическая разработка
Общие положения
государственное бюджетное
Образовательная программа
квалификационная работа
Выпускная квалификационная
Технологическая карта
Техническое обслуживание
учебная программа
История возникновения
Решение задач
Методическое пособие
Рабочая учебная
Общая часть
Краткая характеристика
Исследовательская работа
Общие требования
Рабочая тетрадь
Основная часть
История создания
Метрология стандартизация
Техническая эксплуатация
Информационная безопасность
Организация работы
Современное состояние
Внеклассное мероприятие
Математическое моделирование
Название дисциплины
Экономическая теория