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OptiSystem應(yīng)用：半導(dǎo)體激光器-大信號(hào)調(diào)制

大信號(hào)特性與激光二極管的數(shù)字開關(guān)有關(guān)。首先，我們將演示實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)以產(chǎn)生增益所需的延遲時(shí)間。

對(duì)于完全關(guān)閉的激光器，載流子壽命將限制調(diào)制速率。對(duì)于電流脈沖Ip，時(shí)間周期td由下式給出：

需要實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)以產(chǎn)生增益。IB和Ith是偏置電流和閾值電流，T是載流子的平均壽命。從這個(gè)公式可以推斷，通過將二極管偏置在激光閾值電流，可以消除時(shí)間延遲。

我們將在圖1中演示這種關(guān)系。

 

圖1.系統(tǒng)布局

 

全局參數(shù)：比特率為1Gb/s，序列長(zhǎng)度為8比特，因此時(shí)間窗口為8ns。每比特采樣數(shù)為512，因此采樣率約為500 GHz。因此，默認(rèn)分辨率約為120 MHz。

在圖2中，顯示了初始電脈沖。

 

圖2.初始電脈沖

 

而在接下來(lái)的兩幅圖中，顯示了調(diào)制峰值功率電流I=50mA的生成光脈沖。在圖3左側(cè)的圖中，IB=10mA，低于默認(rèn)值Ith=33.46mA，在右側(cè)的圖中IB=Ith=10mA。在IB=10mA的情況下，當(dāng)我們?nèi)�T=Tsp時(shí)，根據(jù)上述公式，td約為0.6ns。

 

    

圖3.生成光脈沖

 

當(dāng)我們將左側(cè)圖表中產(chǎn)生的光脈沖與電脈沖進(jìn)行比較時(shí)，我們可以看到光脈沖出現(xiàn)的時(shí)間延遲，約為0.6 ns。如果我們將右側(cè)圖中產(chǎn)生的光脈沖與電脈沖進(jìn)行比較，我們會(huì)看到時(shí)間延遲td約為0。在這兩種情況下，都可以看到與之前討論的公式的預(yù)測(cè)非常一致。

本案例展示了直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器的大信號(hào)特性。顯示了實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)以產(chǎn)生增益和調(diào)制所需的延遲時(shí)間。