半导体激光器在光孤子通信中的应用

高辉　赵学阳　杨爽　张芮

摘要：相关部门曾经针对通信中光源的特点和属性展开过研究分析，从光源的特性出发，并把光源的特性与半导体激光器的特性进行了分析对比。分析结果显示，半导体激光器更适合于应用在光孤子通信中。光孤子通信系统属于新型通信系统，半导体激光器在光孤子通信中的作用不可替代。光孤子通信具有以下原因优势：一是容量大，二是损耗低，三是抗干扰能力强，四是尺寸小，五是质量轻，六是节约能源，是现代通信的关键手段之一。半导体激光器在光孤子通信中占据关键地位。

关键词：半导体 激光器 光孤子通信 应用

中图分类号：TN248；O572.31 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）09-0036-01

半导体激光器也被人们称为激光二极管，半导体激光器的实用性比较强，这也是半导体激光器广泛应用于光孤子通信中的原因之一，半导体激光器应用成本比较低，而且后期维护和保养的费用也比较少，得到人们的肯定和认可。

1 半导体激光器特性分析

1.1 光的相干性

脉冲展宽会在一定程度上降低通信系统内部的信息容量，半导体激光器的光相干性可以降低脉冲展宽，光源的展宽越小，光的相关性就越理想。最佳的光相干源属于单色，线宽数值为0，光源会在固定的范围内发光，半导体激光器的线宽虽然也比较小，但是光孤子通信对于功率的要求比较高，进而半导体激光器成为光孤子通信应用最为广泛的光源。光孤子通信比较常用的光源有以下几种：一是发光二极管，其光源线宽范围在30-100nm之间，二是半导体激光器，其光源线宽在1-6nm之间，三是YAG激光器，其光源线宽为 0.2nm。

1.2 阈值特性

事实上，LED是不具备阈值的，只要在LED内部输入较小的电流就可以使LED发光发亮。但是，半导体激光器与LED有着本质上的区别，半导体激光器内部输入的电流必须达到一定的阈值，才能让半导体激光器发挥作用。随着驱动电流的逐渐增加，通信系统输出的功率也会逐渐增加。通常情况下，光孤子通信中的半导体激光器电流会控制在5-250mA之间。但是，为了降低半导体激光器外部温度，半导体激光器的阈值不能太高，需要控制在一定范围内，工作人员可以在半导体激光器内部提高晶体的浓度进而降低半导体激光器的温度。

1.3 耦合特性

相比LED而言，半导体激光器的运行速度远超过LED，辐射也比LED小很多，这就导致半导体激光器比较容易和光纤耦合。半导体激光器的优势：一是输出频谱较小，二是耦合效率高，三是调制速率高，四是响应时间短。

2 半导体激光器在光孤子通信中的应用分析

通常情况下，人们会限制通信的传输距离，限制的原因有以下几个：一是降低损耗，二是色散。光孤子实际上是一种光脉冲，可以在传输的过程中保持形态不变，利用光孤子的特点可以实现大容量的通信传输。光孤子源属于光孤子通信的前提和基础，只有光孤子源符合标准时，光孤子才能发挥作用。光孤子源的波长是可调节的，当光孤子源的波长限定在1660nm时，损耗是最小的。光孤子产生的方法有以下几种：一是色心激光器，二是调制激光器，三是光纤激光器，四是多级压缩激光器。光孤子对于通信波形的要求比较低，色散光纤在输送的过程中会逐渐形成双曲正割形。DFB半导体激光器属于比较常用的激光器，DFB半导体激光器的性质比较独特，具有较好的温度特性。DFB半导体激光器的调谐方法有：一是改变温度，二是改变电流。如今，西方国家对半导体激光器也展开了深入研究，英国专业人士研究出了空穴激光器，该激光器的波长可以达到980nm，空穴激光器波长的传输没有障碍。光孤子传输的最佳状态是实现远距离传输，但是光纤在传输的过程中必定会产生损耗，虽然损耗不会改变光纤传输的状态，但是降低了光纤孤子传输的脉冲幅度，导致脉冲失去了原本的特性。因此，必须要采取措施弥补光孤子传输中的损耗。光纤放大器数以比较新型的，而且应用效率比较高的放大器。光纤放大器具有以下特点：一是高增益，二是宽带宽，三是低噪音，四是波长范围比较理想。光纤放大器可以更好的弥补光孤子传输中的损耗，在光孤子内部增加一定数量的EDFA，实现全光的快速传输。在EDFA中，LD属于泵浦源，泵浦源有两种：第一个是980nm，第二个是1480nm，需要结合光孤子的实际情况来选择泵浦源，获得最理想的输出功率。

3 结语

半导体激光器的线宽虽然也比较小，但是光孤子通信对于功率的要求比较高，进而半导体激光器成为光孤子通信应用最为广泛的光源。为了降低半导体激光器外部温度，半导体激光器的阈值不能太高，需要控制在一定范围内。光孤子源属于光孤子通信的前提和基础，只有光孤子源符合标准时，光孤子才能发挥作用。西方国家对半导体激光器也展开了深入研究，英国专业人士研究出了空穴激光器，是比较理想的激光器。相比传统的激光器，半导体激光器具有自身的优势，这也是半导体激光器广泛应用于光孤子通信中的原因。

参考文献

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