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OptiSystem應用：半導體激光器-大信號調制

大信號特性與激光二極管的數字開關有關。首先，我們將演示實現粒子數反轉以產生增益所需的延遲時間。

對于完全關閉的激光器，載流子壽命將限制調制速率。對于電流脈沖Ip，時間周期td由下式給出：

需要實現粒子數反轉以產生增益。IB和Ith是偏置電流和閾值電流，T是載流子的平均壽命。從這個公式可以推斷，通過將二極管偏置在激光閾值電流，可以消除時間延遲。

我們將在圖1中演示這種關系。

 

圖1.系統布局

 

全局參數：比特率為1Gb/s，序列長度為8比特，因此時間窗口為8ns。每比特采樣數為512，因此采樣率約為500 GHz。因此，默認分辨率約為120 MHz。

在圖2中，顯示了初始電脈沖。

 

圖2.初始電脈沖

 

而在接下來的兩幅圖中，顯示了調制峰值功率電流I=50mA的生成光脈沖。在圖3左側的圖中，IB=10mA，低于默認值Ith=33.46mA，在右側的圖中IB=Ith=10mA。在IB=10mA的情況下，當我們取T=Tsp時，根據上述公式，td約為0.6ns。

 

    

圖3.生成光脈沖

 

當我們將左側圖表中產生的光脈沖與電脈沖進行比較時，我們可以看到光脈沖出現的時間延遲，約為0.6 ns。如果我們將右側圖中產生的光脈沖與電脈沖進行比較，我們會看到時間延遲td約為0。在這兩種情況下，都可以看到與之前討論的公式的預測非常一致。

本案例展示了直接調制半導體激光器的大信號特性。顯示了實現粒子數反轉以產生增益和調制所需的延遲時間。