雷射二極體於直接電流調變下AM與FM效應之研究

Abstract

本篇論文主要探討雷射二極體於直接電流調變下所產生之AM與FM效應。我所採用乃R- WG DFB和CSP FP這二種雷射，運用CSP FP雷射來了解雷射基本特性。如靜態行為等， 進而使用高通訊品質之RWG DFB 雷射來探討調變行為。 首先我發現雷射二極體極易受溫度變化而影響其操作特性。故使用溫度控制系統來控 制溫度使其大致上操作於於一穩定溫度下。 其次，利用我所組織的一套方法來尋找雷射二極體的參數，並且得到雷射二極體主要 寄生電路可等效為一電容電阻所構成之低通電路。利用我所得到之參數並配合速率方 程組(rate equations)然後化成大訊號電路模型去預測直接電流調變下之諧波失真。 發現量測數據與預測結果頗一致，並且也發現若偏壓電流(bias current)較高諧波失 真較不嚴重。而於調變頻率接近共振頻率(resonance freqency)或1/2 共振頻率時諧 波失真最嚴重。若當偏壓電流低且調變功率或調變頻率高時我亦發現有一些不規則行 為，如週期加倍(period doubling) 和渾沌(chaos) 等會發生。對於RWG DFB 雷射二 極體而言吾人乃第一位發現此行為，並且試著解釋這些行為發生的原因。 最後採用閘延遲自同差(gated delayed self-homodyne) 技術來尋找雷射頻率調變深 度(FM index)與雷射線寬(linewidth) ，並因此求得雷射頻率漂移與調變電流成一綜 性關係，此關系將來對於一FSK 傳輸系統有莫大的關連，同樣地運用此技術量測雷射 線寬加強因子(linewidth enhancement factor)並且也量測出FM響應，同時使用小訊 號分析方式來預測FM響應，發現理論值與量測值一致。 以上這些結果將提供與欲設計高速高功率之光傳輸器者一良好法則，並且提供一套方 法建立模型來評估傳輸系統之操作特性。