Оптимальная величина rex и общее значение наказания по мощности очень чувствительны к другим параметрам лазера, таким как ширина активной области. Для полупроводникового лазера с широкой активной областью, как обнаружено, требуется большее увеличение передаваемой мощности [97]. Физическим явлением, которое вызывает такую зависимость, по-видимому является нелинейность усиления [см. уравнение (3.3.40)] и связанное с ним затухание возникающих колебаний. В общем, быстрое затухание уменьшает влияние частотного чирпа и улучшает параметры системы [105].
Причину чирпа в полупроводниковых лазерах связывают с изменениями индекса (преломления), обусловленными носителями и определяемыми коэффициентом увеличения линейной ширины - bс. Частотный чирп не может быть сделан равным нулю для полупроводниковых лазеров, хотя его можно уменьшить, используя конструкцию MQW лазера со многими квантовыми источниками [106] – [110]. Активная область MQW уменьшает bс примерно в два раза. В одном эксперименте на волне 1,55 мкм [112] сигнал со скоростью 10 Гб/с был передан на 60 – 70 км, несмотря на высокую дисперсию стандартного волокна для связи. Смещение для лазера устанавливалось выше порога (неполное запирание). MQW DFB лазер, используемый в эксперименте, имел bс » 3. Дальнейшее уменьшение bс происходит при наличии в квантовых источниках напряжения [110]. И действительно, bс » 1 было обнаружено в легированных модуляцией MQW лазерах с напряжением [111]. Такие лазеры имеют незначительный чирп при непосредственной модуляции на таких высоких скоростях, как 10 Гб/с.
Альтернативный
принцип полного исключения проблем, связанных с чирпом, заключается в
использовании режима непрерывной работы (CW) лазера и
применении внешнего модулятора для создания цифрового потока бит. Этот метод
стал практически пригодным с разработкой оптических передатчиков, в которых
модулятор интегрирован монолитно с лазером DFB (см. раздел
3.4). Параметр чирпа С близок к нулю в таких передатчиках. Как показано кривой,
для которой С = 0 на рис. 5.11, наказание из-за дисперсии в данном случае
меньше 2 дБ, даже когда 
близко к 0,2. Более
того, внешний модулятор можно использовать для модуляции оптической несущей по
фазе таким образом, что при этом b2С < 0 в уравнении (5.4.15). Это свойство внешних модуляторов
рассматривается в разделе 9.3.1, как один из способов компенсации дисперсии.
Как видно из рис. 5.11 при С=1 вызванное чирпом наказание по мощности является
отрицательным в некотором диапазоне значений .
Это означает, что такой частотный чирп имеет достоинство противостоять влияниям
дисперсии. В эксперименте 1996 года [113] сигнал при скорости 10 Гб/с
был передан свободно от наказания по мощности (наказание » 0) по стандартному волокну для связи более 100 км, используя
интегрированный в передатчик модулятор при положительном эффективном значении С.
Используя b2» -20 пс2/км, легко убедиться, что =
0,2 для этого эксперимента, - эта величина дает наказание по мощности 8 дБ,
если лазер модулируется непосредственно.
5.4.5. Обратная связь из-за отражений и шум.
В оптоволоконных системах связи часть света неизбежно отражается обратно из-за непостоянства (прерывистого характера) индекса преломления, возникающего в сварках, контактных соединениях и на концах волокна. воздействие такой непреднамеренной обратной связи интенсивно исследовалось [114] – [132], так как оно может значительно ухудшить параметры световых систем. Даже относительно небольшая величина такой обратной связи оказывает влияние на работу полупроводниковых лазеров [118] и может создать дополнительный шум на выходе передатчика. но и при использовании между передатчиком и волокном изолятора многократные отражения от сварок и контактных соединений могут создавать дополнительный шум интенсивности и ухудшать параметры приемника [120]. Данный раздел посвящен влиянию шума, обусловленного отражением, на чувствительность приемника.
Большая часть отражений в волоконной линии возникает на поверхностях раздела волокно – воздух, отражение от которых можно подсчитать как:
,
где nf – коэффициент преломления материала волокна. Для волокон из кремнезема Rf = 3,6% (-14,4 дБ), если считать nf = 1,47. Эта величина возрастает до 5,3% для полированных концов волокна (для контактных соединений), так как полировка может создать тонкий поверхностный слой с индексом преломления 1,6. В случае многократных отражений, возникающих между двумя сварками или контактными соединениями, обратная связь из-за отражений может значительно увеличиться, так как отражающие поверхности выполняют роль зеркал интерферометра Фабр Перо. При выполнении условий резонанса отражение возрастает до 14% при неполированных поверхностях и до 22% - при полированных. Ясно, что значительная часть передаваемого сигнала может отражаться, если не предпринять меры для уменьшения оптической обратной связи. Обычными методами уменьшения обратной связи из-за отражений являются использование смазки с согласующим коэффициентом (преломления) и сближение поверхностей раздела. иногда конец волокна закругляется или срезается под углом, так что отраженный свет отклоняется от оси волокна. Обратную связь из-за отражений можно уменьшить таким методом до значения менее 0,1%.
Полупроводниковые лазеры чрезвычайно чувствительны к оптической обратной связи [125]. Их рабочие характеристики может изменить такая слабая обратная связь, как – 80 дБ [118]. Наиболее сильно влияет обратная связь на линейную ширину полосы лазера, которая может сужаться или расширяться до величин, отличающихся на несколько порядков в зависимости от точного расположения места, где возникает обратная связь [114]. Причина такой чувствительности связана с тем, что фаза отраженного света может существенно изменить фазу лазера даже при относительно слабой обратной связи. Такое изменение фазы является существенным для когерентных систем связи. На параметры световых систем с прямым детектированием (DD) влияет в большей степени шум интенсивности, чем шум фазы.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.