激光器的线宽和带宽名字很相近,但是表示的意思差很大的。首先看线宽,线宽比较好理解,就是激光光谱的半峰全宽。
激光器带宽,就不是一个光谱的长度单位了,它的全名应该叫激光器调制带宽。
半导体激光器的调制带宽是指可以输出的或者加载的最高信号速率(对数字信号而言),或者是输出(或加载的)模拟信号的最大带宽。
因此想弄明白带宽,就要先明白激光器的调制,调制的模式,以及定义。带宽就是在调制中出现的极限。
激光通信的原理其实也是二进制的模式,1和0的编码调制。
比如高电平驱动下的激光发光强度大,代表1,低电平驱动下的激光发光功率弱,代表0。
通过不同功率间的快速切换,就可以传播信息。
这个快速切换就可以人为的加入预定信号,输出到激光功率曲线上,就会形成“眼图”。
眼图的形成
对于数字信号,其高电平与低电平的变化可以有多种序列组合。以3个bit为例,可以有000-111共8中组合,在时域上将足够多的上述序列按某一个基准点对齐,然后将其波形叠加起来,就形成了眼图。如图1。对于测试仪器而言,首先从待测信号中恢复出信号的时钟信号,然后按照时钟基准来叠加出眼图,最终予以显示。
对于一幅真实的眼图,首先我们可以看出数字波形的平均上升时间(Rise Time)、下降时间(Fall Time)、上冲(Overshoot)、下冲(Undershoot)、门限电平(Threshold/Crossing Percent)等基本的电平变换的参数。
信号不可能每次高低电平的电压值都保持完全一致,也不能保证每次高低电平的上升沿、下降沿都在同一时刻。如图3,由于多次信号的叠加,眼图的信号线变粗,出现模糊(Blur)的现象。所以眼图也反映了信号的噪声和抖动:在纵轴电压轴上,体现为电压的噪声(Voltage Noise);在横轴时间轴上,体现为时域的抖动(Jitter)。
扯得有点远,眼图也不是激光传输的专利,其他通信领域都在用的。
回到激光器的带宽上来。
在激光器芯片内部,直观的来看带宽本来就应该通过电子空穴的复合时间常数限定。
其实就是电转化光的速率,快不快,因为注入电流要根据信号快速切换电压大小,这个切换的时间内,就要求电尽快变成光发射出去,不要影响电的下一个信号发出。但是电子和空穴不是一进去就马上复合的,一定电压下,它都会 选择慢慢悠悠的跑,偶尔有捷径还想着不过复合区直接穿过去,材料里面有缺陷、电阻、电容等等都会有影响。因此也就有了带宽极限一说。
实际中带宽的极限限制因素有很多
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原文标题:激光器的线宽和带宽有啥不同
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