當將直接調制的激光器用于高速傳輸系統時，調制頻率可以不大于弛豫振蕩的頻率。弛豫振蕩取決于載流子壽命和光子壽命。這種依賴關系的近似表達式如下所示：
弛豫振蕩頻率隨激光偏置電流的增加而增加。
在本次案例中，我們通過改變調制頻率和激光偏置電流來展示高速半導體激光系統的特性。系統布局如圖1所示：
圖1.系統布局
全局參數設置如下：數值參數的討論:比特率為1.3 Gb/s，序列長度為128位，因此，時間窗約為98.5 ns。每比特采樣數為512，因此采樣率為670GHz。如圖2：
圖2.全局參數設置
對于激光速率方程模型的默認參數Ith=33.45mA,τsp = 1ns, τph =3ps，假設調制峰值電流I=40mA， IB=40mA，則根據上述方程對應的弛豫振蕩頻率約為1.3 GHz，參數設置如下圖所示：
圖3.半導體激光器設置
在圖4和圖5中，將展示高于弛豫振蕩頻率的調制頻率增加對系統性能的影響。在圖4中，研究了比特率1.3 Gb/s和10Gb/s傳輸下系統的眼圖。激光速率方程的參數是如前所述的默認參數（I=IB=40mA）。
a)比特率為1.3Gb/s
b)比特率為10Gb/s
圖4.增加系統調制頻率大于弛豫振蕩頻率
顯然，頻率遠高于弛豫振蕩頻率的調制會導致不可接受的系統性能。
在圖5中，將展示固定比特率下偏置電流對弛豫振蕩頻率的影響，以及對整個系統性能的影響。我們使用1.3 Gb/s傳輸，保持所有其他參數不變，并使用IB=20mA。
圖5.減少偏置電流
如果將圖5與圖4（比特率為1.3 Gb/s，IB=40mA）進行比較，可以清楚地表明，偏置電流降低到閾值以下會導致系統性能下降。
在本次案例中，我們展示了高速半導體激光器系統的性能與調制頻率和激光偏置電流的關系。
|
