第6 章光有源器件光有源器件在光通信系统和光纤技术中占有重要地位。
光通信系统的实用和发展是和光有源器件的发展密切相关的,其中掺铒光纤放大器的实用化是光通信系统中的一个里程碑。
在本章中,我们介绍了四种重要的光有源器件: 光调制器、光源、光电探测器和光放大器。
6.1 光调制器光发射机的功能是把输入电信号转换为光信号, 并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。
其中把电信号转换为光信号的过程就是光调制。
调制后的光波经过光纤信道送到接收端, 由光接收机鉴别出它的变化, 再恢复原来的信息, 这个过程称为光解调。
调制和解调是光纤通信系统的重要内容。
6.1.1 光信号的调制光发射机把电信号转换为光信号的过程(常简称为电/光或E/O转换)是通过电信号对光的调制实现的。
用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流, 使输出光随电信号变化, 这种调制方式称为“直接调制”, 又称内调制.直接调制技术具有简单、经济、容易实现等优点, 是光纤通信中常用的调制方式, 但只适用于半导体激光器和发光二极管。
这是因为发光二极管和半导体激光器的输出光功率(对激光器来说, 是指阈值以上线性部分) 基本上与注入电流成正比, 而且电流的变化转换为光功率的变化也呈线性, 所以可以通过改变注入电流来实现光强度调制。
在直接调制半导体激光二极管的过程中, 不仅输出光强度随调制电流发生变化, 而且输出光的频率也会发生波动, 也就是说在幅度调制的同时还受到相位影响, 产生激光频率动态滑动而偏离其稳态值, 这个现象称为“啁啾”特性。
特别是在微波信号进入高速调制情况下, 这种现象更严重。
由于啁啾特性存在, 不仅使单个纵模的线宽展宽, 而且在单模光纤中传播时, 在色散作用下非线性失真将增大。
这将对光纤链路产生极其不良的影响。
外调制解决办法是使用外调制器, 即间接调制。
如图6. 2所示为光纤通信系统中光间接调制方式。
在这种光纤链路中, 调制的电信号不是直接施加在激光二极管上, 而是施加在光调制器上。
