激光器的線寬和帶寬名字很相近,但是表示的意思差很大的。首先看線寬,線寬比較好理解,就是激光光譜的半峰全寬。
激光器帶寬,就不是一個光譜的長度單位了,它的全名應該叫激光器調制帶寬。
半導體激光器的調制帶寬是指可以輸出的或者加載的最高信號速率(對數字信號而言),或者是輸出(或加載的)模擬信號的最大帶寬。
因此想弄明白帶寬,就要先明白激光器的調制,調制的模式,以及定義。帶寬就是在調制中出現的極限。
激光通信的原理其實也是二進制的模式,1和0的編碼調制。
比如高電平驅動下的激光發光強度大,代表1,低電平驅動下的激光發光功率弱,代表0。
通過不同功率間的快速切換,就可以傳播信息。
這個快速切換就可以人為的加入預定信號,輸出到激光功率曲線上,就會形成“眼圖”。
眼圖的形成
對于數字信號,其高電平與低電平的變化可以有多種序列組合。以3個bit為例,可以有000-111共8中組合,在時域上將足夠多的上述序列按某一個基準點對齊,然后將其波形疊加起來,就形成了眼圖。如圖1。對于測試儀器而言,首先從待測信號中恢復出信號的時鐘信號,然后按照時鐘基準來疊加出眼圖,最終予以顯示。
對于一幅真實的眼圖,首先我們可以看出數字波形的平均上升時間(Rise Time)、下降時間(Fall Time)、上沖(Overshoot)、下沖(Undershoot)、門限電平(Threshold/Crossing Percent)等基本的電平變換的參數。
信號不可能每次高低電平的電壓值都保持完全一致,也不能保證每次高低電平的上升沿、下降沿都在同一時刻。如圖3,由于多次信號的疊加,眼圖的信號線變粗,出現模糊(Blur)的現象。所以眼圖也反映了信號的噪聲和抖動:在縱軸電壓軸上,體現為電壓的噪聲(Voltage Noise);在橫軸時間軸上,體現為時域的抖動(Jitter)。
扯得有點遠,眼圖也不是激光傳輸的專利,其他通信領域都在用的。
回到激光器的帶寬上來。
在激光器芯片內部,直觀的來看帶寬本來就應該通過電子空穴的復合時間常數限定。
其實就是電轉化光的速率,快不快,因為注入電流要根據信號快速切換電壓大小,這個切換的時間內,就要求電盡快變成光發射出去,不要影響電的下一個信號發出。但是電子和空穴不是一進去就馬上復合的,一定電壓下,它都會 選擇慢慢悠悠的跑,偶爾有捷徑還想著不過復合區直接穿過去,材料里面有缺陷、電阻、電容等等都會有影響。因此也就有了帶寬極限一說。
實際中帶寬的極限限制因素有很多
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原文標題:激光器的線寬和帶寬有啥不同
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