基于OEIC模型的高速EAM-DFB集成光源特性研究

作     者：王世康 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：潘炜

授予年度：2008年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

主      题：光通信与光器件 光电集成回路 分布反馈激光器 电吸收调制器 散射参量 

摘      要：电吸收型调制器（EAM）对具有单纵模特性的分布反馈激光器（DFB-LD）进行外调制,实现了具有高调制速率、低驱动电压、低啁啾及小体积的集成光源EAM-DFB,广泛应用于长距离、大容量光通信系统中,成为现今最有前途的通信光源之一,对其特性的研究具有重要的意义。 本文基于DFB-LD的速率方程和EAM的吸收特性,针对器件的光电混合集成特征,提出了基于光电集成回路（OEIC）模型的典型参数和散射参量（S参量）分析方法。使用PSpice电路级软件开发出EAM-DFB包含自发辐射、俄歇复合、寄生效应以及隔离电阻的等效OEIC模型。同时,为研究多器件集成的散射特性,建立了电路的S参量求取模型,以及光放大器（SOA）的模型。基于这些模型对EAM-DFB的典型参数特性、器件端口特性以及多器件集成特性进行了分析。 模拟仿真结果表明:EAM的腔长和传输损耗影响着增益,随频率的增高,腔长越大增益下降越快。在EAM的模型中,电吸收相对阻抗随光功率的增大而变小;特征阻抗在低频时变化较高频时大;同时发现终端阻抗越小,其增益越高曲线越平坦。 EAM-DFB可生成超短脉冲（小于25ps）,且随着驱动电流的增加,其输出功率增大、脉冲展宽,噪声增强且峰值点向高频移动。减小自发辐射因子或增加偏置电流和光限制因子均使其调制带宽增加。与直调DFB-LD相比,EAM-DFB增加了少量噪声,但具有更陡峭的功率-电流特性和更大的调制带宽。随光脉冲的输出,DFB-LD和EAM-DFB的啁啾频率变化范围分别为3.8GHz～1.8GHz和0.2GHz～0.1GHz,展现了后者对啁啾的抑制。 对EAM-DFB端面散射特性的研究发现,在工作频域内其传输参量在-25～-60dB内变化,随频率增高而减小,并反映出比直调DFB-LD更大的带宽,而反射参量随频率增高而增大。减小自发辐射因子或增加偏置电流和光限制因子,EAM-DFB的反射增大传输减小,但对调制响应有所改善。 单独工作下SOA具有大的带宽和平坦的增益曲线,且随端面反射率的减小而急剧增大。SOA与EAM-DFB的集成器件（EDS）的输出脉冲将会有略微展宽,调制带宽明显减小,调制特性恶化,同时散射参量在相同频率范围内变化量增大,反映了多器件之间端口散射对性能的影响。