412调制特性 半导体激光器是光纤通信的理想光源,但在高速脉冲调 制下,其瞬态特性仍会出现许多复杂现象,如常见的电光延迟 张弛振荡和自脉动现象。这种特性严重限制系统传输速率和通 信质量,因此在电路的设计时要给予充分考虑。 1.电光延迟和弛张振荡现象 半导体激光器在高速脉冲调制下,输出光脉冲和注入电流 脉冲之间存在一个初始延迟时间,称为电光延迟时间td,其数 量级一般为ns。当电流脉冲注入激光器后,输出光脉冲会出现 幅度逐渐衰减的振荡,称为弛张振荡,其振荡频率f(=or2π) 般为0.5~2GHz。这些特性与激光器有源区的电子自发复合 寿命和谐振腔内光子寿命以及注入电流初始偏差量有关
4.1.2调制特性 半导体激光器是光纤通信的理想光源，但在高速脉冲调 制下，其瞬态特性仍会出现许多复杂现象，如常见的电光延迟、 张弛振荡和自脉动现象。这种特性严重限制系统传输速率和通 信质量，因此在电路的设计时要给予充分考虑。 1. 电光延迟和弛张振荡现象 半导体激光器在高速脉冲调制下，输出光脉冲和注入电流 脉冲之间存在一个初始延迟时间，称为电光延迟时间td，其数 量级一般为ns。当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲会出现 幅度逐渐衰减的振荡， 称为弛张振荡，其振荡频率fr(=ωr/2π) 一般为0.5~2 GHz。这些特性与激光器有源区的电子自发复合 寿命和谐振腔内光子寿命以及注入电流初始偏差量有关
图4.3光脉冲瞬态响应波形
图 4.3 光脉冲瞬态响应波形
弛张振荡和电光延迟的后果是限制调制速率。当最高调制频 率接近弛张振荡频率时,波形失真严重,会使光接收机在抽样 判决时增加误码率,因此实际使用的最高调制频率应低于张弛 振荡频率。 电光延迟要产生码型效应。当电光延迟时间td与数字调制的 码元持续时间T/2为相同数量级时,会使“0〃码过后的第一个 “1码的脉冲宽度变窄,幅度减小,严重时可能使单个“1”码 丢失,这种现象称为“码型效应”。如图44,在两个接连出 现的“1″码中,第一个脉冲到来前,有较长的连“0〃码,由于 电光延迟时间长和光脉冲上升时间的影响,因此脉冲变小。第 二个脉冲到来时,由于第一个脉冲的电子复合尚未完全消失, 有源区电子密度较高,因此电光延迟时间短,脉冲较大
弛张振荡和电光延迟的后果是限制调制速率。当最高调制频 率接近弛张振荡频率时，波形失真严重，会使光接收机在抽样 判决时增加误码率，因此实际使用的最高调制频率应低于张弛 振荡频率。 电光延迟要产生码型效应。当电光延迟时间td与数字调制的 码元持续时间T/2为相同数量级时，会使“0”码过后的第一个 “1码的脉冲宽度变窄，幅度减小，严重时可能使单个“１”码 丢失， 这种现象称为“码型效应” 。 如图4.4，在两个接连出 现的“1”码中，第一个脉冲到来前，有较长的连“0”码， 由于 电光延迟时间长和光脉冲上升时间的影响，因此脉冲变小。第 二个脉冲到来时，由于第一个脉冲的电子复合尚未完全消失， 有源区电子密度较高，因此电光延迟时间短， 脉冲较大
2 电脉冲 0人人 光脉冲 人人人人 2 ns 5 ns 2 图44码型效应 (a)、(b)码效应波形;(c)改善后波形
图4.4 码型效应 （a) 、(b)码效应波形；（c）改善后波形 电脉冲 光脉冲 2 ns 5 ns 2 ns (a) (b) (c) 1 2
N码型效应”的特点是,在脉冲序列中较长的连“0″码后 出现的“1码,其脉冲明显变小,而且连“0〃码数目越多, 调制速率越高,这种效应越明显。用适当的“过调制”补偿方 法,可以消除码型效应,见图44(c)所示。 为了进一步了解激光器的调制特性,应求出LD速率方程 组的瞬态解。由此得到的弛张振荡频率or及其幅度衰减时间τo 和电光延迟时间td的表达式为: 2
“码型效应”的特点是， 在脉冲序列中较长的连“0”码后 出现的“1”码，其脉冲明显变小，而且连“0”码数目越多， 调制速率越高，这种效应越明显。用适当的“过调制”补偿方 法， 可以消除码型效应，见图4.4(c) 所示。 为了进一步了解激光器的调制特性，应求出LD速率方程 组的瞬态解。由此得到的弛张振荡频率ωr及其幅度衰减时间τo 和电光延迟时间td的表达式为： 1 2 ( 1)] 1 = [ − sp ph t h j j w j j th o sp = 2 t h d s p j j j − = ln