第三章 光源器件与光发送机

§3.1 光纤通信对光源器件的要求

    我们知道，所谓光纤通信就是用低衰耗光纤来传输携带通信信息的光波，但并非所有的光都能用于光纤通信。人们希望用相于性好的激光作为携带通信信息的载体，因为它具有频率一致性好，相位差恒定，方向性强等优点。

    自从一九六０年梅曼发明了世界上第一只激光器（红宝石）以来，激光技术取得了突飞猛进的发展，并在各个领域尤其是工业领域取得了广泛的应用。但截止到一九七０年以前，世界上生产的激光器都不能用于光纤通信，这是因为大多数激光器体积庞大，而且不能连续波工作。而通信是要求长期连续不间断地工作。只有在一九七０年美国贝尔实验室研制出能在室温下连续波工作的世界上第一只GaAsAl 激光器，才为光纤通信找到了合适的光源。

    光纤通信对光源器件的要求是：

1、发射光波长适中

    光源器件发射光波的波长，必须落在光纤呈现低衰耗的0.85μm、1.31μm和1.55μm 附近。

2、发射光功率足够大

    光源器件一定要能在室温下连续工作，而且其入纤光功率足够大，最少也应有数百微瓦，当然达到一毫瓦以上(odBm)更好。在这里我们强调的是入纤光功率而不指单纯的发光功率。因为只有进入光纤后的光功率才有实际意义，由于光纤的几何尺寸极小（单模光纤的芯径不足10 微米），所以要求光源器件要具有与光纤较高的耦合效率。

3、温度特性好

    光源器件的输出特性如发光波长与发射光功率大小等，一般来讲随温度变化而变化，尤其是在较高温度下其性能容易劣化。在光纤通信的初期与中期，经常需要对半导体激光器加致冷器和自动温控电路，而目前一些性能优良的激光器可以不需要任何温度保护措施。

4、发光谱宽窄

    光源器件发射出来的光的谱线宽度应该越窄越好。因为若其谱线过宽，会增大光纤的色散，减少了光纤的传输容量与传输距离（色散受限制时）。例如对于长距离、大容量的光纤通信系统，其光源的谱线宽度 应该小于2nm。

5、工作寿命长

    光纤通信要求其光源器件长期连续工作，因此光源器件的工作寿命越长越好。光源器件寿命的终结并不是我们所想象的完全损坏，而是其发光功率降低到初始值的一半或者其阈值电流增大到其初始值的二倍以上。

    目前工作寿命近百万小时（约100 年）的半导体激光器已经商用化。

6、体积小重量轻

    光源器件要安装在光发送机或光中继器内，为使这些设备小型化，光源器件必须体积小、重量轻。

    目前，光纤通信中经常使用的光源器件可以分为二大类，即发光二极管（LED）和激光二极管（LD）。当然LD又可以包括异质结激光二极管、分布反馈型激光二极管和多量子阱式激光二极管等（就结构而言）。