基于速率方程的半導體激光器響應特性研究.pdf

1、高速調制半導體激光器作為光源是光纖通信系統(tǒng)中的關鍵器件，對它的研究十分活躍。通信系統(tǒng)性能的優(yōu)劣決定于激光器的響應特性，因此設法采用便捷有效的方法對光源工作特性進行模擬和研究，得出影響激光器性能的因素，對改善其性能顯得至關重要，也為優(yōu)化設計和發(fā)展高調制帶寬的高速激光器提供理論依據。
　　本文基于速率方程理論，主要從瞬態(tài)響應和調制響應兩方面對分布反饋激光器的響應特性進行研究，并對激光器建立等效電路模型，采用MATLAB和PSpice兩

2、種軟件進行模擬。
　　首先在傳統(tǒng)速率方程基礎上，針對DFB-LD結構特點，著重考慮自發(fā)發(fā)射和增益飽和效應的影響，建立了DFB-LD的速率方程。在此基礎上建立了速率方程的SIMULINK模型，用來分析注入電流和增益飽和因子對激光器瞬態(tài)響應的影響。然后為簡捷地分析激光器特性，對速率方程采用微分分析法，導出在小信號近似下的調制響應（強度調制和頻率調制）及弛豫振蕩頻率與LD結構特征參數之間的關系，并采用MATLAB軟件進行仿真分析。著重討

3、論延遲時間、弛豫振蕩、增益飽和項、電學寄生參數和溫度對調制特性的影響，研究頻率啁啾現象對通信的限制作用，并對此提出了相應的改進措施。研究結果為改善DFB-LD的高頻調制特性和優(yōu)化器件結構提供了理論依據。
　　最后為提高半導體激光器的設計效率，對激光器的計算機模擬方法進行研究：基于激光器的速率方程并重點考慮到增益飽和效應和寄生參數，建立等效的小信號電路模型，采用通用電路模擬軟件PSpice進行模擬，與MATLAB仿真相比，結果更準確