第三部分光源與光發(fā)送機(jī)

第三部分光源與光發(fā)送機(jī)第一頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日發(fā)送部分傳輸部分接收部分光纖、光纜光源驅(qū)動(dòng)電路輔助電路第二頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日1.光源的作用完成電信號(hào)到光信號(hào)的變換2.光源的類型半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED:LightEmittingDiode

）半導(dǎo)體激光二極管（LD:LaserDiode

）第三頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日3.對(duì)光源的要求體積小，與光纖耦合效率高發(fā)射光波長(zhǎng)位于光纖低損耗窗口易于調(diào)制可靠性高，壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性好發(fā)射的光功率足夠高溫度穩(wěn)定性好第四頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日3.1半導(dǎo)體光源的物理基礎(chǔ)3.1.1孤立原子的能級(jí)和半導(dǎo)體的能帶1.孤立原子的能級(jí)原子是由原子核和圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的電子構(gòu)成。圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的電子能量不能任意取值，只能取特定的離散值，這種現(xiàn)象稱為電子能量的量子化。這些離散能量值稱為原子的能級(jí)。第五頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日2.半導(dǎo)體的能帶在大量原子相互靠近形成半導(dǎo)體晶體時(shí)，由于半導(dǎo)體晶體內(nèi)部電子的共有化運(yùn)動(dòng)，使孤立原子中離散能級(jí)變成能帶。第六頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D3.2半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)第七頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日5.1.2光與物質(zhì)的相互作用

第八頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日1.自發(fā)輻射處于高能級(jí)的電子狀態(tài)是不穩(wěn)定的。它將自發(fā)地從高能級(jí)(在半導(dǎo)體晶體中更多是指導(dǎo)帶的一個(gè)能級(jí))運(yùn)動(dòng)(稱為躍遷)到低能級(jí)(在半導(dǎo)體晶體中更多是指價(jià)帶的一個(gè)能級(jí))與空穴復(fù)合，同時(shí)釋放出一個(gè)光子。第九頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日自發(fā)輻射hf12初態(tài)E2E1終態(tài)E2E1第十頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日2.受激輻射在外來(lái)光子的激勵(lì)下，電子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)與空穴復(fù)合，同時(shí)釋放出一個(gè)與外來(lái)光子同頻、同相的光子。第十一頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日hf12初態(tài)E2E1終態(tài)E2E1受激輻射第十二頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日3.受激吸收在外來(lái)光子激勵(lì)下，電子吸收外來(lái)光子能量而從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，變成自由電子。第十三頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日hf12初態(tài)E2E1終態(tài)E2E1受激吸收第十四頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日

受激輻射和自發(fā)輻射產(chǎn)生的光的特點(diǎn)很不相同。

受激輻射光的頻率、相位、偏振態(tài)和傳播方向與入射光相同，這種光稱為相干光。

自發(fā)輻射光是由大量不同激發(fā)態(tài)的電子自發(fā)躍遷產(chǎn)生的，其頻率和方向分布在一定范圍內(nèi)，相位和偏振態(tài)是混亂的，這種光稱為非相干光。第十五頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日受激輻射和受激吸收的區(qū)別與聯(lián)系

受激輻射是受激吸收的逆過(guò)程。電子在E1和E2兩個(gè)能級(jí)之間躍遷，吸收的光子能量或輻射的光子能量都要滿足波爾條件，即E2-E1=hf12式中，h=6.628×10-34J·s，為普朗克常數(shù)，f12為吸收或輻射的光子頻率。

第十六頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日3.1.3粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)粒子數(shù)正常分布狀態(tài)在熱平衡狀態(tài)下，高能級(jí)上的電子數(shù)(N2)要少于低能級(jí)上電子數(shù)(N1)。第十七頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日2.粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)為了使物質(zhì)發(fā)光，就必須使其內(nèi)部的自發(fā)輻射和/或受激輻射幾率大于受激吸收的幾率。要使物質(zhì)內(nèi)部的自發(fā)輻射和/或受激輻射占據(jù)優(yōu)勢(shì)，就必須使高能級(jí)上的電子數(shù)多于低能級(jí)上電子數(shù)，這種現(xiàn)象稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)。第十八頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日3.2半導(dǎo)體光源的工作原理3.2.1發(fā)光二極管的工作原理自發(fā)輻射LED的出射光是一種非相干光，其譜線較寬，輻射角也較大。在低速數(shù)字通信和窄帶模擬通信系統(tǒng)中,LED是可以選用的最佳光源。

第十九頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日半導(dǎo)體發(fā)光二極管基本應(yīng)用GaAlAs和InGaAsP材料，可以覆蓋整個(gè)光纖通信系統(tǒng)使用波長(zhǎng)范圍。第二十頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日1.發(fā)光二極管的類型結(jié)構(gòu)

按照器件輸出光的方式，可以將發(fā)光二極管分為三種類型結(jié)構(gòu)：表面發(fā)光二極管邊發(fā)光二極管超輻射發(fā)光二極管第二十一頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日第二十二頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日2.發(fā)光二極管的工作原理(1)LED的能帶結(jié)構(gòu)第二十三頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日(2)LED的工作原理當(dāng)給LED外加合適的正向電壓時(shí)，Pp結(jié)之間的勢(shì)壘(相對(duì)于空穴)和Np結(jié)之間的勢(shì)壘(相對(duì)于電子)降低，大量的空穴和電子分別從P區(qū)擴(kuò)散到p區(qū)和從N區(qū)擴(kuò)散到p區(qū)。由于雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，p區(qū)中外來(lái)的電子和空穴不會(huì)分別擴(kuò)散到P區(qū)和N區(qū)，在有源區(qū)形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)有源區(qū)的電子經(jīng)躍遷與空穴復(fù)合，最終克服受激吸收及其他衰減而產(chǎn)生自發(fā)輻射的光輸出。第二十四頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日5.2.2激光二極管的工作原理受激輻射LD的出射光是一種相干光，其譜線較窄，方向性較好。在高速數(shù)字通信和寬帶模擬通信系統(tǒng)中,LD是可以選用的最佳光源。第二十五頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日

在結(jié)構(gòu)上，半導(dǎo)體激光二極管與其他類型的激光器是相同的，都主要由三部分構(gòu)成：激勵(lì)源工作物質(zhì)諧振腔

第二十六頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日激光二極管的類型結(jié)構(gòu)常用激光二極管(2)單頻激光二極管多縱模狀態(tài)單縱模狀態(tài)第二十七頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日 縱模和橫模

縱模：激光器在兩個(gè)反射鏡構(gòu)成的光學(xué)諧振腔內(nèi)將產(chǎn)生光波諧振，形成駐波，此時(shí)諧振腔的長(zhǎng)度等于半波長(zhǎng)的整數(shù)倍。把這種沿諧振腔的軸線方向（縱向）形成的駐波叫做縱模。第二十八頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日縱模諧振條件為：不同的m值對(duì)應(yīng)不同的縱模。第二十九頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日

橫模：如果考慮諧振腔橫截面上沿寬度方向和垂直方向上折射率分布和增益分布，則在腔橫截面內(nèi)的兩個(gè)方向上也將產(chǎn)生駐波，這就叫橫模。第三十頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)沿激光器的出射方向觀察諧振腔的出射鏡面是，在出射面附近形成的光強(qiáng)度分布圖，可以反映出橫模特性。第三十一頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日(1)常用激光二極管的類型結(jié)構(gòu)

在雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的LD中，通常采用具有橫模限制作用的激光二極管結(jié)構(gòu)，這種激光二極管稱為條形激光二極管。增益波導(dǎo)型激光二極管折射率波導(dǎo)型激光二極管第三十二頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D5.6一種擴(kuò)散條形激光二極管第三十三頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D5.7拱棱波導(dǎo)條形激光二極管第三十四頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日(2)單頻激光二極管

一般地，普通激光二極管只能工作于多縱模狀態(tài)，其增益峰值附近的數(shù)個(gè)模式攜帶著大部分的輸出光功率。 一種改善縱模選擇性的方法是采用不同頻率的選擇反饋機(jī)理，即諧振腔對(duì)不同頻率具有不同的損耗。第三十五頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日①分布反饋機(jī)理激光二極管

在分布反饋(DistributedFeedback，DFB)機(jī)理激光二極管中，通過(guò)諧振腔和具有頻率選擇反饋功能的光柵共同完成反饋?zhàn)饔?。第三十六?yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日②耦合腔激光二極管

模式選擇也可以采用耦合腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，其基本機(jī)理為：雖然兩個(gè)諧振腔具有各自不同的振蕩縱模，但是當(dāng)兩個(gè)諧振腔放在一起構(gòu)成耦合腔(或復(fù)合腔)時(shí)，這時(shí)只有兩個(gè)諧振腔中相同的縱模才能成為耦合腔的振蕩縱模，再加上增益譜的作用，最終實(shí)現(xiàn)了模式選擇功能。第三十七頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日③量子阱激光二極管

出現(xiàn)較晚的量子阱(QuantumWell，QW)激光二極管，已經(jīng)在實(shí)際系統(tǒng)尤其是相干傳輸系統(tǒng)和波分復(fù)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。第三十八頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日④波長(zhǎng)可調(diào)諧單頻激光二極管

波長(zhǎng)可調(diào)諧單頻激光二極管是波分復(fù)用系統(tǒng)、相干光通信系統(tǒng)及光交換網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件，其主要性能指標(biāo)包括調(diào)諧速度和波長(zhǎng)調(diào)諧范圍。第三十九頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日2.激光二極管的工作原理(1)LD的能帶結(jié)構(gòu)

在結(jié)構(gòu)上，LD與LED的主要區(qū)別是LD有諧振腔，而LED沒(méi)有諧振腔。與LED相比，LD也具有類似的能帶結(jié)構(gòu)。

第四十頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日(2)LD的工作原理當(dāng)給LD外加適當(dāng)?shù)恼螂妷簳r(shí)，由于有源區(qū)粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布而首先發(fā)生自發(fā)輻射現(xiàn)象。傳播方向與諧振腔高反射率界面垂直的自發(fā)輻射光子會(huì)在有源層內(nèi)部邊傳播邊發(fā)生受激輻射放大。如此反復(fù)，直到放大作用足夠克服有源層和高反射率界面的損耗后，就會(huì)向高反射率界面外面輸出激光。第四十一頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日3.3光源的工作特性

3.3.1LED的工作特性1.P-I特性

第四十二頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日2.光譜特性

第四十三頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日3.溫度特性

溫度特性主要影響到：LED的平均發(fā)送光功率P-I特性的線性工作波長(zhǎng)第四十四頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日43210501001500℃25℃70℃電流/mA輸出功率/mW第四十五頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日3.3.2LD的工作特性1.LD的P-I特性

第四十六頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)I<Ith時(shí)激光器發(fā)出的是自發(fā)輻射光；當(dāng)I>Ith時(shí)，發(fā)出的是受激輻射光，光功率隨驅(qū)動(dòng)電流的增加而增加。第四十七頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日 兩個(gè)基本參數(shù)：微分量子效率和功率轉(zhuǎn)換效率。

微分量子效率可以定義為輸出光子數(shù)的增量與注入電子數(shù)的增量之比，表達(dá)式為：第四十八頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日

功率轉(zhuǎn)換效率定義為輸出光功率與消耗的電功率之比，可以表示為：第四十九頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日2.光譜特性

第五十頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日3.溫度特性

與LED比較，溫度主要對(duì)LD的閾值電流、輸出光功率及峰值工作波長(zhǎng)影響較大。第五十一頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日激光器輸出光功率隨溫度而變化有兩個(gè)原因:（1）激光器的閾值電流Ith

隨溫度升高而增大（2）外微分量子效率ηd隨溫度升高而減小。當(dāng)對(duì)激光器進(jìn)行脈沖調(diào)制時(shí)，閾值電流隨溫度呈指數(shù)變化，在一定溫度范圍內(nèi)，可以表示為第五十二頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日 為了降低溫度對(duì)LD的影響，可以采用兩種方法：選擇溫度特性優(yōu)異的新型LD通過(guò)一個(gè)外加的自動(dòng)溫度控制電路，使LD的溫度特性能夠滿足系統(tǒng)的要求。第五十三頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器的比較發(fā)光二極管半導(dǎo)體激光器自發(fā)輻射受激輻射輸出光功率較小，僅1mw～2mw輸出光功率較大，幾mw～幾十mw光束方向性差，發(fā)散度大光束方向性好，發(fā)散度小光譜較寬光譜較窄與光纖耦合效率低與光纖耦合效率高制造工藝難度小，成本低制造工藝難度大，成本高可在較寬的溫度范圍內(nèi)正常工作要求光功率穩(wěn)定時(shí)，需要ATC和APC無(wú)閾值有閾值無(wú)諧振腔有諧振腔式結(jié)構(gòu)第五十四頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日LED通常和多模光纖耦合，用于1.31μm(或0.85μm)波長(zhǎng)的小容量短距離系統(tǒng)。因?yàn)長(zhǎng)ED發(fā)光面積和光束輻射角較大，而多模SIF光纖或G.651規(guī)范的多模GIF光纖具有較大的芯徑和數(shù)值孔徑，有利于提高耦合效率，增加入纖功率。LD通常和G.652或G.653規(guī)范的單模光纖耦合，用于1.31μm或1.55μm大容量長(zhǎng)距離系統(tǒng)。

分布反饋激光器(DFB-LD)主要和G.653或G.654規(guī)范的單模光纖或特殊設(shè)計(jì)的單模光纖耦合，用于超大容量的新型光纖系統(tǒng)。

第五十五頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日半導(dǎo)體激光器(LD)和發(fā)光二極管(LED)的一般性能-20~50-20~50-20~50-20~50工作溫度/°C壽命t/h30×12030×12020×5020×50輻射角50~15030~100500~2000500~1000調(diào)制帶寬B/MHz0.1~0.30.1~0.21~31~3入纖功率P/mW1~51~35~105~10輸出功率P/mW100~150100~150工作電流I/mA20~3030~60閥值電流Ith/mA50~10060~1201~21~3譜線寬度1.31.551.31.55工作波長(zhǎng)LEDLD第五十六頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日光源組件實(shí)例第五十七頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日3.4光發(fā)送機(jī)3.4.1光調(diào)制原理按照光源與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系分類

直接調(diào)制方式是指直接將調(diào)制信號(hào)施加在光源上來(lái)完成光源參數(shù)的調(diào)制過(guò)程。外部調(diào)制方式是指通過(guò)外部調(diào)制器來(lái)完成光源參數(shù)的調(diào)制過(guò)程。第五十八頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日（2）按照已調(diào)制信號(hào)的性質(zhì)分類：

模擬調(diào)制方式是指已調(diào)制信號(hào)屬于模擬信號(hào)。包括強(qiáng)度調(diào)制方式，振幅調(diào)制方式，雙邊帶抑制載波調(diào)制方式，單邊帶調(diào)制方式和殘余邊帶調(diào)制方式。數(shù)字調(diào)制方式是指已調(diào)制信號(hào)屬于數(shù)字信號(hào)。包括幅移鍵控調(diào)制方式，頻移鍵控調(diào)制方式和相移鍵控調(diào)制方式。第五十九頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日輸出光信號(hào)pItIin輸入電信號(hào)pI（a）

LED數(shù)字調(diào)制原理輸出光信號(hào)輸入電信號(hào)IinIthIb(b)

LD的數(shù)字調(diào)制原理

?當(dāng)激光器的驅(qū)動(dòng)電流大于閾值電流Ith時(shí)，輸出光功率P和驅(qū)動(dòng)電流I基本上是線性關(guān)系?輸出光功率和輸入電流成正比，輸出光信號(hào)反映輸入電信號(hào)第六十頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日3.4.2光發(fā)送機(jī)的構(gòu)成及指標(biāo)1.光發(fā)送機(jī)構(gòu)成

光源驅(qū)動(dòng)電路輔助電路第六十一頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日2.光發(fā)送機(jī)的主要指標(biāo) (1)平均發(fā)送光功率及其穩(wěn)定度平均發(fā)送光功率又稱為平均輸出光功率，通常是指光源尾巴光纖的平均輸出光功率。平均發(fā)送光功率穩(wěn)定度是指環(huán)境溫度變化或器件老化過(guò)程中平均發(fā)送光功率度相對(duì)變化量。第六十二頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日(2)消光比

消光比定義為最大平均發(fā)送光功率與最小平均發(fā)送光功率之比，通常用符號(hào)EX表示：第六十三頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日半導(dǎo)體激光器的瞬態(tài)特性

半導(dǎo)體激光器是光纖通信的理想光源，但在高速脈沖調(diào)制下，其瞬態(tài)特性仍會(huì)出現(xiàn)許多復(fù)雜現(xiàn)象，如常見(jiàn)的電光延遲、張弛振蕩和自脈動(dòng)現(xiàn)象。這些特性嚴(yán)重限制系統(tǒng)傳輸速率和通信質(zhì)量，因此在電路的設(shè)計(jì)時(shí)要給予充分考慮。第六十四頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日1.電光延遲和張弛振蕩現(xiàn)象半導(dǎo)體激光器在高速脈沖調(diào)制下，輸出光脈沖瞬態(tài)響應(yīng)波形如圖所示。

光脈沖瞬態(tài)響應(yīng)波形

第六十五頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日輸出光脈沖和注入電流脈沖之間存在一個(gè)初始延遲時(shí)間，稱為電光延遲時(shí)間td，其數(shù)量級(jí)一般為ns。當(dāng)電流脈沖注入激光器后，輸出光脈沖會(huì)出現(xiàn)幅度逐漸衰減的振蕩，稱為張弛振蕩，其振蕩頻率fr(=ωr/2π)一般為0.5~2GHz。這些特性與激光器有源區(qū)的電子自發(fā)復(fù)合壽命和諧振腔內(nèi)光子壽命以及注入電流初始偏差量有關(guān)。

第六十六頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日

張弛振蕩和電光延遲的后果是限制調(diào)制速率。當(dāng)最高調(diào)制頻率接近張弛振蕩頻率時(shí)，波形失真嚴(yán)重，會(huì)使光接收機(jī)在抽樣判決時(shí)增加誤碼率，因此實(shí)際使用的最高調(diào)制頻率應(yīng)低于張弛振蕩頻率。

第六十七頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日電光延遲要產(chǎn)生碼型效應(yīng)。當(dāng)電光延遲時(shí)間td與數(shù)字調(diào)制的碼元持續(xù)時(shí)間T/2為相同數(shù)量級(jí)時(shí)，會(huì)使“0”碼過(guò)后的第一個(gè)“1碼的脈沖寬度變窄，幅度減小，嚴(yán)重時(shí)可能使單個(gè)“１”碼丟失，這種現(xiàn)象稱為“碼型效應(yīng)”。

第六十八頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日在兩個(gè)接連出現(xiàn)的“1”碼中，第一個(gè)脈沖到來(lái)前，有較長(zhǎng)的連“0”碼，由于電光延遲時(shí)間長(zhǎng)和光脈沖上升時(shí)間的影響，因此脈沖變小。第二個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，由于第一個(gè)脈沖的電子復(fù)合尚未完全消失，有源區(qū)電子密度較高，因此電光延遲時(shí)間短，脈沖較大。12電脈沖光脈沖碼型效應(yīng)第六十九頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日

“碼型效應(yīng)”的特點(diǎn)是：在脈沖序列中較長(zhǎng)的連“0”碼后出現(xiàn)的“1”碼，其脈沖明顯變小，而且連“0”碼數(shù)目越多，調(diào)制速率越高，這種效應(yīng)越明顯。第七十頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日式中，τo是張弛振蕩幅度衰減到初始值的1/e的時(shí)間，j和jth分別為注入電流密度和閾值電流密度。τsp和τph分別為電子自發(fā)復(fù)合壽命和諧振腔內(nèi)光子壽命。在典型的激光器中，τsp≈10-9s,τph≈10-12s。通過(guò)LD速率方程組的瞬態(tài)解得到的張弛振蕩頻率ωr及其幅度衰減時(shí)間τo和電光延遲時(shí)間td的表達(dá)式為：第七十一頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日

(1)張弛振蕩頻率ωr隨τsp、τph的減小而增加，隨j的增加而增加。這個(gè)振蕩頻率決定了LD的最高調(diào)制頻率。(2)張弛振蕩幅度衰減時(shí)間τo與τsp為相同數(shù)量級(jí)，并隨j的增加而減小。(3)電光延遲時(shí)間td與τsp為相同數(shù)量級(jí)，并隨j的增加而減小(j>jth)。由此可見(jiàn)，增加注入電流j，有利于提高張弛振蕩頻率ωr，減小其幅度衰減時(shí)間τo，以及減小電光延遲時(shí)間td，因此對(duì)LD施加偏置電流是非常必要的。第七十二頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日2.自脈動(dòng)現(xiàn)象

某些激光器在脈沖調(diào)制甚至直流驅(qū)動(dòng)下，當(dāng)注入電流達(dá)到某個(gè)范圍時(shí)，輸出光脈沖出現(xiàn)持續(xù)等幅的高頻振蕩，這種現(xiàn)象稱為自脈動(dòng)現(xiàn)象，如圖所示。

電脈沖光脈沖激光器自脈沖動(dòng)現(xiàn)象第七十三頁(yè)，共八十三頁(yè)，2022年，8月28日自脈動(dòng)頻率可達(dá)2GHz，嚴(yán)重影響LD的高速調(diào)制特性。自脈動(dòng)現(xiàn)象是激光器內(nèi)部不均勻增益或不均勻吸收產(chǎn)生的，往往和LD的P-I曲線的非線性有關(guān),自脈動(dòng)發(fā)生的區(qū)域和P-