發布時間：2019-12-14所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 光纖通系統中大部分用到的光源就是半導體激光器，但是在不同的層次和結構的光纖通信系統中所需要的半導體激光器類型也大不一樣。本文主要內容是先介紹光纖通信的發展趨勢，然后通過介紹幾種較為典型的光纖通信用半導體激光器件，比如研究法布里-珀羅激光器，
光纖通系統中大部分用到的光源就是半導體激光器，但是在不同的層次和結構的光纖通信系統中所需要的半導體激光器類型也大不一樣。本文主要內容是先介紹光纖通信的發展趨勢，然后通過介紹幾種較為典型的光纖通信用半導體激光器件，比如研究法布里-珀羅激光器，分布反饋半導體激光器，垂直腔面發射激光器等一些比較典型且常用的半導體激光器的特點和發展方向，基于此對本文內容做出總結，對光纖通信用半導體激光器未來的發展提出一些展望。
一、光纖通信的發展趨勢
光纖通信近些年在我國發展迅速，尤其是光纖通信在信息傳遞上面發揮了極大的作用之后，慢慢的走上了正規化和國際化發展道路�；ヂ摼W經過最近幾十年的爆炸性普遍應用之后，其速率和容量也在慢慢穩定下來，逐漸趨于一個相對合理的緩慢的增長狀態。為了讓傳統的電話網絡和新的有線電視網絡連接起來形成一個更加完整和全面的信息網絡，光纖通信系統是作為目前信息傳遞最為有效的方式之一。
光纖通信系統在信息傳遞方面發揮著不可或缺的作用，要想它能夠保證信息傳輸的穩定性和有效性，必須要滿足以下幾個條件。首先，主要的光纖通信線路要能傳輸足夠遠的距離，并且傳輸速率快、傳輸容量大等等;其次，在接入到用戶家中的光纖通信需要盡量降低使用成本，保證盡可能多的家庭能夠負擔得起，并且在接入的所有用戶家中都要有足夠的接入寬帶;最后，目前光纖通信系統主要還是依靠一對一的傳輸，傳輸容量還可以通過一些手段來提高。所以，很多光通信傳輸的時候會提出各種不同的要求，需要根據具體的要求來采取不同的半導體激光器。比如在一些發達城市的城市建設中，要求光纖通信的傳輸距離較短，一次性傳輸的信息量大等特點，這個時候使用的是直接調制的分布反饋半導體激光器來達到要求。在城市之間的干線傳輸網絡中，因為要進行遠距離、快速率、大容量地傳輸，就目前而言，這些年雖然我國的快速率的網絡傳輸得到了長足的進步，但高速率以及大容量的傳輸條件相對苛刻，就目前我國大多的激光器都不能達到要求�；诖�，目前解決這個辦法也只能通過采用外調制器，外調制器能夠很好的解決這方面的問題。
二、法布里-珀羅激光器
對于傳輸速率要求不是特別高的光纖通信信息技術，采用法布里-珀羅激光器較為合適。由于這種半導體激光器廣為應用，并且我們國家在該半導體激光器有了很大的進步，各項技術都已十分穩定，所以我國普遍的采用的是這種激光器，它也成為了我國應用最廣的光纖通信技術。
就目前而言，由于半導體激光器在邊界具體的條件不一樣，就出現了以下的三個模式問題。第一，和半導體激光器輸出相同方向的縱波稱為縱模。第二，垂直于有源層方向的模式稱為垂直橫模。第三，平行于縱模和沿著垂直橫模方向的模式稱為水平橫模。我們知道對于通信來說最基本的要實現基橫模狀態，通過對這種半導體激光器的了解，我們知道該半導體激光器是比較容易實現基橫模狀態的，只需要簡單的控制就可以完成，但對于實現縱模來說就難以實現了。
目前該種半導體激光器主要發展方向是減少成本，由于這種半導體激光器自身的結構特點非常的獨一無二，我們在進行性能測試的過程中，這種半導體激光器在進行解理之后需要對非常微小的激光器進行操作，出現了很多的困難，所以是最終的生產率很低從而加大了成本�，F在的目標是要在提高生產效率的同時盡量降低生產成本，比如我們可以使用等離子體來形成非常光滑的反射鏡面，從而來降低成本，提高效率。
三、分布反饋半導體激光器
普通結構的分布反饋半導體激光器由于在高速的調制下會出現一個致命的問題，那就是出現了多種模式工作的現象，我們并不希望出現多模工作的現象，因為這樣的話會使我們的傳輸速率大大降低，所以我們需要研發一種能在高速狀態下依然能夠保持單模工作。在該激光器里面設置一個布拉格光柵，然后通過光柵來控制縱模的選擇，從而有效使光波的反饋更加有益。在這種半導體激光器的諧振腔中會進行波長選擇，所以它的單色性要比一般的激光器好。
在這種半導體激光器中有以下的幾種方式：第一，由于這種半導體激光器發生的周期性變化而出現的反射，這種叫做折射率耦合。第二，由于散布反饋激光器增益性周期變化而出現的反射，叫做增益耦合。這種半導體激光器本身就可以自主選擇模式，在理想狀況下的我們可以得到以下的結論：在分布上激光器存在最低模式。
這種半導體激光器在布拉格波長上也有一個相同的消耗最少的模式，這并非偶然，而是因為這種半導體激光器在原理上就是兩種模式激射的，而增益耦合分布反饋半導體激光器屬于單種模式激射，這是兩者根本上的不同。
四、電吸收型調制器集成光源
隨著我國對光纖通信方向上的快速進步，干線傳輸的容量大小也在不斷提高。要想提升通信容量，首先要解決的就是尋找到窄線寬、低啁啾的光源，這種半導體激光器的特點剛好滿足這個要求。一方面因為受到共振作用的影響，實際上激光器的工作效率受到了很大限制，從而使工作效率不能有效的提升。另一方面，半導體激光器因為對于遠距離傳輸有限制，所以無法滿足需求。基于此，我們可以通過電吸收型調制器和這種半導體激光器的結合，從而使最終的光信號能夠同時具有一系列優良特點，從而能夠很好地滿足我們的所要的需求。
用于集成光源制作的外調制器主要分為兩種，干涉型調制器和電吸收型調制器。這兩種調制器相比較而言，干涉型調制器雖然對工作波長不敏感且啁啾可調，但是它的制作難度較大并且器件的尺寸過大，在現在的行業發展狀況以及時代背景下還無法被被廣泛的使用。電吸收型調制器由于具有一系列優勢，電吸收型調制器被廣泛的用于集成光源的制作�；诖�，電吸收型調制器集成光源成為了光纖通信的第一選擇。
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摘要：脈沖光纖激光器系統產生的放大自發輻射(ASE)是制約其峰值功率的重要因素，而脈沖泵浦是抑制脈沖光纖激光器脈沖自發輻射的有效方法。文章對摻鐿雙包層光纖放大器的脈沖泵浦特性進行了研究，設計了一種由信號源、隔離器、放大級和濾波器組成的實驗光路。對于脈沖泵浦，放大器設計中需要確定的最主要因素是泵浦功率和泵浦脈寬，文章研究了單脈沖能量、ASE功率與泵浦功率以及泵浦脈寬之間的關系，所得結論對脈沖泵浦光纖放大器的設計具有一定的參考價值。
五、波長可選擇光源
踏入新世紀以后，我國在科學技術上有一個快速的發展期，在集成光源方面的條件越來越嚴格，我們現在集成光源的各項鉆研的方向已經慢慢地朝著波長可以選擇的方向發展。
激光器的波長我們可以通過一些手段來使波長可以協調，通過研究我們知道，波長調諧主要存在于布拉格反光柵中，我們可以通過一些技術來使布拉格反光柵的折射率改變，從而我們能夠按照我們的需要來改變布拉格反光柵的波長。我們目前所知的，雖然這種半導體激光器有著優良的特點，但是它的作用范圍很窄，從而達不到我們的需求。我國比較的完善的諧調器主要是根據分布布拉格反射器半導體激光器來的。
這種半導體激光器因為它實現諧調的原理，所以出現了很大的譜線展寬。這種半導體激光器需要多個電極電流才能協調好，所以這種半導體激光器的模式不是特別的穩定，從而出現了很多的問題，從而沒能達到我們的需要。同時也導致了近些年來各個國家對于這種半導體激光器的研究力度有所下降。有研究人員嘗試將幾個不同波長的這種半導體激光器結合起來，根據它的自身的特點來形成一個可以控制波長集成光源。最近的一項研究顯示，研究人員選擇很多個不同波長來形成一個集成光源的這種半導體激光器。最終形成了一個對這么多個不同波長進行結合和消耗。
六、垂直腔面發射激光器
我們在上文中所講的激光器都是一邊發射激光器，通過字面意思我們可以了解其實就是激光通過一個邊進行輸出，這些發射激光器難以進行二維的集成，一般都是一維的集成。并且，我們知道二維的集成器件就是我們所熟知的光。數據的傳輸的必要條件，所以垂直腔面發射激光器就成為最好的選擇了。與邊發射器不同的是，垂直腔面發射激光器的出射光線是平行于外延生長的方向的。
這種激光器在原理上和側面發光激光器相比有很多優勢：這種激光器有源區體積小，所以閾值電流極小;采用分布反饋半導體激光器結構，可以實現動態單模工作;有源區內置所以使用壽命很長;光束的質量高，容易耦合;可以在片測試，極大降低成本等等。另外，最吸引人的一點是，這種激光器的制造可以很好的結合發光二極管，通過這樣我們可以大規模的生產從而是我們的成本降到最低。容易進行二維集成并且可以在片測試，很多該行業的專家都預言，這種激光器將會在不久的將來廣泛應用于很多方面，未來的發展非常的廣闊。
七、結語
本文介紹了目前在光纖通信系統領域中幾種比較典型的光源，這些光源都有各自的特點和優勢，在自己的領域發揮著不可替代的作用，它們共同組成了光纖通信的基礎，推動光纖通信行業向前快速發展。進入新世紀以后，隨著我國科學技術的快速發展，我國的光電子產業技術也快速進步，我國相當非常重視光電子產業技術的發展，并且給出了相當大的扶持力度，在經過十幾年的高速發展，現在光電子產業已經初具規模，但是對一些基礎和核心器件的研發力度還有待加強。因此，我們國家需要繼續加快一些基礎和核心器件的研發力度，從而是我們國家在光電子產業上有一個更加長遠的發展。目前全球都在大力發展光通信行業，大量開發各個層次的光電子基礎器件，可以說光纖通信系統行業正面臨著一個絕佳的發展時期，我們應該把握好這個機會，我相信這方面未來的發展前景一片廣闊。
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