基于速率方程的半導(dǎo)體激光器響應(yīng)特性研究.pdf

1、高速調(diào)制半導(dǎo)體激光器作為光源是光纖通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件，對(duì)它的研究十分活躍。通信系統(tǒng)性能的優(yōu)劣決定于激光器的響應(yīng)特性，因此設(shè)法采用便捷有效的方法對(duì)光源工作特性進(jìn)行模擬和研究，得出影響激光器性能的因素，對(duì)改善其性能顯得至關(guān)重要，也為優(yōu)化設(shè)計(jì)和發(fā)展高調(diào)制帶寬的高速激光器提供理論依據(jù)。
　　本文基于速率方程理論，主要從瞬態(tài)響應(yīng)和調(diào)制響應(yīng)兩方面對(duì)分布反饋激光器的響應(yīng)特性進(jìn)行研究，并對(duì)激光器建立等效電路模型，采用MATLAB和PSpice兩

2、種軟件進(jìn)行模擬。
　　首先在傳統(tǒng)速率方程基礎(chǔ)上，針對(duì)DFB-LD結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，著重考慮自發(fā)發(fā)射和增益飽和效應(yīng)的影響，建立了DFB-LD的速率方程。在此基礎(chǔ)上建立了速率方程的SIMULINK模型，用來(lái)分析注入電流和增益飽和因子對(duì)激光器瞬態(tài)響應(yīng)的影響。然后為簡(jiǎn)捷地分析激光器特性，對(duì)速率方程采用微分分析法，導(dǎo)出在小信號(hào)近似下的調(diào)制響應(yīng)（強(qiáng)度調(diào)制和頻率調(diào)制）及弛豫振蕩頻率與LD結(jié)構(gòu)特征參數(shù)之間的關(guān)系，并采用MATLAB軟件進(jìn)行仿真分析。著重討

3、論延遲時(shí)間、弛豫振蕩、增益飽和項(xiàng)、電學(xué)寄生參數(shù)和溫度對(duì)調(diào)制特性的影響，研究頻率啁啾現(xiàn)象對(duì)通信的限制作用，并對(duì)此提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。研究結(jié)果為改善DFB-LD的高頻調(diào)制特性和優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)提供了理論依據(jù)。
　　最后為提高半導(dǎo)體激光器的設(shè)計(jì)效率，對(duì)激光器的計(jì)算機(jī)模擬方法進(jìn)行研究：基于激光器的速率方程并重點(diǎn)考慮到增益飽和效應(yīng)和寄生參數(shù)，建立等效的小信號(hào)電路模型，采用通用電路模擬軟件PSpice進(jìn)行模擬，與MATLAB仿真相比，結(jié)果更準(zhǔn)確