高速Q調制DFB激光器結構性能分析.pdf

1、本文首先結合新一代光網絡的要求，分析了價格低廉、高速性能好的調制結構的必要性。對幾種通用的調制方法：直接調制激光器、電吸收調制器、Mach-Zehnder調制器的性能進行了分析。直接調制結構簡單，但高速響應差、啁啾大；電吸收調制器理論上高速性能好、可集成，但調制區(qū)長度很長，電極Rc效應對高速性能限制明顯；Mach-Zehnder調制器高速性能非常好、啁啾也很小，但缺點是體積大、成本高、集成度低。進而我們提出了新的調Q激光器結構，理論上可

2、以實現很好的高速性能，且成本低，可集成度高。
　　 其次，我們介紹了本文進行模擬所使用的三種主要的建模方法：RateEquation模型、Travelling Matrix模型和Travelling Wave模型。Rate Equation模型主要用于針對Q調制的機理，進行高速性能的理論分析；Travelling Matrix模型主要用于靜態(tài)分析和閾值分析；Travelling Wave模型則主要用于針對調Q激光器的結構參數進行

3、動態(tài)分析。其中Travelling Wave模型是我們著重介紹得模型，我們介紹了該模型體系下幾種主要的差分方法：FT-BS、BT-BS、BT-FS、Crank-Nicholson和Box scheme方法，并對它們進行了一致性和收斂性分析。
　　 然后，我們應用Rate Equation模型，對Q調制機理進行了分析，并與直接調制進行了高速性能比較。通過小信號分析，得到了Q調制高速頻率響應優(yōu)于直接調制，Q調制啁啾隨信號頻率增大而減

4、小的結論。通過大信號分析，更直觀的模擬出了Q調制和直接調制在高速調制情況下的輸出光和啁啾，進一步驗證了Q調制有著更大帶寬和更小啁啾的結論。從而在理論上確定了Q調制機理的優(yōu)越性。
　　 之后，我們應用Travelling Matrix模型，對基于后反射鏡的調Q激光器進行了靜態(tài)分析。對后反射鏡等效反射率譜進行了計算，0、1信號對應的等效反射率差，說明了調Q機制的實現；0、1信號中心頻率反射相位穩(wěn)定，說明了較小的調制啁啾。進而我們引入

5、了深刻蝕槽填充物，對填充物折射率與等效反射率進行了分析，得到了填充物的加入可以提高等效反射率的可達到范圍，進而提高激光器消光比的結論。再然后，通過對激光器0、1信號的閾值計算和確定電流情況下的傳輸增益計算，明確的得到了0信號不起振、1信號起振的結果，更加證明了這種調Q結構的可行性。
　　 最后，我們應用Travelling Wave模型針對調Q激光器的結構參數進行動態(tài)分析。通過對可調結構參數：引入相位、等效反射率、驅動電流和有源