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光纤通信中的激光器
浏览: 发布日期:2022-02-03 10:30:31

在光纤通信中,所用的光源有三种:半导体激光器(LD)、半导体发光二极管(LED) 和非半导体激光器。在实际的光纤通信系统中,激光器通常选用前两种。

半导体激光器(LD) 的发光是利用光的受激辐射原理。处于粒子数反转分布状态的大多数电子在受到外来人射光子激励时,会同步发射光子,受激辐射的光子和入射光子不仅波长相同,而且相位、方向也相同。这样由弱的人射光激励而得到了强的发射光,起到了光放大作用。激光器也是借用电子电路的反馈概念,把放大了的光反馈一部分回来进一 步放大,产生振荡,发出激光。这种用于实现光的放大反馈的仪器称为光学谐振腔。

图2-2为LD光发射器的调制特性。LD光发射器的发射光功率大(10mW), 尺寸小,耦合效率高,响应速度快,输出为激光,波长和尺寸与光纤尺寸适配,可直接调制,相干性好,光的方向性好,传输距离远;其缺点是激光器的发射功率受温度变化和器件老化的影响而下降,因此在采用LD的光发射电路中,必须采用自动温度控制电路(ATC) 和自动功率控制电路(APC),以稳定输出光功率。

半导体发光二极管(LED)和半导体激光器(LD)类似,也是一个PN结,也是利用外电源向PN结注人电子来发光的半导体,发光二极管的结构公差没有激光器那么严格,而且无谐振腔,所以发出的光不是激光而是荧光。在正向偏压作用下,电子和空穴形成粒子数反转分布,这些电子经跃迁与空穴复合时,将产生自发辐射光。

图2-3为LED光发射器的调制特性,LED光发射器的发射功率小(100~ 150μW),发射普通光,光的方向性差,发射角大,与光纤的耦合效率低,传输距离近;但其优点是光发射功率受温度和器件老化影响小,性能稳定;其驱动电路简单,不需偏置,而且结构简单,体积小,工作电流小,使用方便,成本低,所以在光电系统中的应用极为普遍。