Прямая модуляция лазерного диода

Прямая модуляция и демодуяция

Прямая модуляция интенсивности излучения ЛД током накачки может производиться с высокой скоростью. Это достоинство определяется малым спонтанным временем жизни электронов τ_сп ≈10^-9 с и соответственно возможностью быстрого «включения» инверсной населенности. Переходная характеристика многомодового лазера, показанная на рис. 16.2, отражает процесс установления стационарного режима.

При возбуждении лазера скачком тока наблюдается задержка начала генерации на время τ_з, необходимое для возрастания плотности неравновесных носителей до порогового уровня:

.

Естественно, что τ_з может быть уменьшено, если через лазер протекает ток смещения I_см:

.

Быстрое включение инверсной населенности приводит к появлению затухающих колебаний интенсивности излучения, инверсной населенности около их стационарных значений. Частота этих релаксационных колебаний f_p в идеальном одномодовом лазере описывается приближенной формулой:

,

где τ_ф ≈10^-12 с - время жизни фотона в резонаторе, определяемое потерями в нем. Релаксационным колебаниям в переходной характеристике лазера соответствует резонанс вблизи f_p на частотной характеристике (рис. 16.3).

Таким образом, можно считать, что при импульсной модуляции током накачки с длительностью и при аналоговой модуляции с частотами f << f_p в каждый момент времени интенсивность принимает стационарное значение в соответствии со статической ватт-амперной характеристикой лазера. При и f ≈ f_p существенное влияние начинают оказывать переходные процессы. Расчеты показывают, что при использовании многомодовых лазеров достаточно просто реализуется импульсно-кодовая модуляция со скоростью 400 Мбит/с. Применяя одномодовые ЛД, можно получить скорость передачи порядка нескольких ТГц. В настоящее время существуют лазеры, позволяющие работать со скоростью передачи 14 ГГц и более.

Дата добавления: 2014-01-15