文章來源：睞芯科技LightSense

原文作者：LIG

本文介紹了應用于光通信激光器的關鍵特性。

光通信激光器的幾個關鍵特性。

1、導通時延

當激光器導通時，開始產生自發輻射的光子直到載流子密度超過一個閾值。因而，產生受激輻射，也就是說，真實的激光器工作，開始于某個時延以后。

如果激光器電流從低于閾值開始，則由于自發輻射的隨機性，導通時延經歷極大的隨機變化。因而，如圖所示，光數據產生抖動。

2、頻率啁啾

激光器振蕩頻率是介質折射率的函數，該折射率進而與介質中的載流子濃度有關。其結果是，當邏輯1和邏輯0調制激光器電流時，光頻率也被調制。如圖所示這種影響稱為“頻率啁啾”。頻率啁啾的主要后果是加寬光頻譜(甚至超過一個數量級)。導致傳輸這種信號的光纖產生極大的色散。

3、弛豫振蕩

當流過激光器的電流從一個較小數值(小于閾值)跳躍到一個較大數值時激光器的輸出功率不會是一個簡單的階躍變化。如圖（a）所示，輸出時域波形產生“過沖”，需要一定時間達到穩態。這種影響稱為“弛豫振蕩”。等效地，如果用正弦電流驅動激光器，則Pout是輸入頻率的函數，其行為如圖(b)所示，在f1附近具有峰值。

弛豫振蕩起源于光子和電子的能量交換。當激光器導通時，受激輻射使光子的密度超過了某個水平，則較高能態的電子密度開始下降，這樣會導致光子密度降低。于是，電子又開始累積以發起強的光輻射。電子密度和輸出功率的升降持續(幅度衰減)直到系統達到平衡態。頻率過沖范圍通常在1~4CHz。

弛豫振蕩限制了激光器的速度。輸入隨機數據，在每個沿產生的過沖可以影響下一個沿，因而引起符號間干擾(碼間干擾)和抖動。注意，載流子密度起伏也引起頻率啁啾，進一步加寬了頻譜。

4、隨時間老化與溫度漂移

激光器的閾值電流隨時間老化和溫度變化極大。例如，每升高1攝氏度，Ith升高約1%~2%。因而，為了保持不變的消光比，通常在激光驅動器和光電二極管周圍安放個伺服環路以控制低端和高端電流。伺服環路需要監測光輸出，將結果變成電信號，并將其與參考信號比較，用比較誤差去調節激光驅動器的輸出電流。如圖所示電路為概念說明，環路利用光電二極管測量激光器產生的光，根據Im/R1與Vref的差來調節I1。光電二極管通常包含在激光器的封裝中。在某些情況下，伺服環路也可以控制調整電流I的幅度。