文档介绍：膃螀肃第9章激光在信息技术中的应用蒈螅羀膃膁聿众所周知,现今是信息时代。从技术角度看,信息领域是一个十分广阔的领域,它包括信息的产生、发送、传输、探测、存储、显示等许多方面。激光在信息领域的应用,包括以激光为信息载体,将声音、图像、数据等各种信息通过激光传送出去;通过激光存储在光学存储器里;通过激光将信息打印或显示出来等等。因此,本章将涉及激光通信、激光显示、激光存储以及激光打印等许多重要的领域。这些领域已经产生许多成熟的技术和应用,有着光明、广阔的应用和发展前途,是21世纪最活跃的激光应用领域。本章将简要地介绍激光在上述各方面的有关应用概况,特别是一些新思想、新概念、新技术、新进展等。。上世纪60年代以来,半导体激光器的成功研制,实现了连续波工作,工作寿命达百万小时,又由于可以直接调制,功率转换效率高等优点,现已成为光纤通信中必不可少的光源。近年来诞生的掺杂光纤作增益介质的光纤激光器耦合效率高、激光阈值低、散热性好,也越来越多的受到关注和研究。莃羂螁当光纤通信系统向高速率、大容量、长距离方向发展时,受到了光纤的损耗和色散等因素的限制,为了拓长光纤通信的距离,通常是在通信线路中设置一定数量的电中继器进行信号的再生放大。由于采用光-电-光的转换方式使得系统复杂,成本高,对光信号不透明,20世纪80年代光放大器技术应运而生。它是光纤通信领域的一次革命,具有对光信号进行实时、在线、宽带、高增益、低噪声、低功耗以及波长、速率和调制方式透明的直接放大功能,成为新一代光纤通信系统中不可缺少的关键技术。荿莅莆光源是光纤通信的重要器件,没有光源所有信息就没有传输的载体;而没有光放大器也不可能实现光通信系统长距离、大容量的透明传输。因此,本节主要对这两个器件进行介绍,在,。它与固体激光器、气体激光器以及其它类型的激光器相比,具有体积小、重量轻、电光转换效率高、可以直接调制、使用方便等优点,因此它非常适用于光纤通信之中。一个完整的光纤通信系统由发端机、光纤信道、收端机以及辅助设备组成。光发射端机的主要任务就是将电信号转变为光信号,即进行E/O变换。图9-1给出了光发射端机的工作原理[61]。蕿***膅蚂袁芃图9-1光发射端机框图肇羆膃螂节羁从图中可以看出,光发射端机的关键器件是光源,而提供这一功能的就是激光器。激光器种类很多,下面分别对作为通信光源的半导激光器和光纤激光器作一个简要的介绍。,由于光纤通信系统具有不同的应用层次和结构,因而需要不同类型的半导体激光器。、本地网,需要大量结构简单、性能价格比合适的半导体激光器,如法布里-珀罗(FP)激光器。而在中心城市的市区建设城域网中,其传输距离短、信息量大,,需要直接调制的分布反馈(DFB)半导体激光器。在干线传输网络中,对光源的调制速率和光信号的传输距离都有较高的要求,目前主要用分布反馈半导体激光器(DFB-LD)加电吸收型(EA)外调制器的集成光源。此外,近几年研制的垂直腔面发射激光器(VCSEL)由于具有二维集成、适于大批量及低成本生产的优点,在光的高速数据传输和接入网等领域有着诱人的应用前景。这几种典型的半导体激光器将在下面介绍。***螈芀(1)法布里-珀罗激光器袂袀荿法布里-珀罗激光器(FP-LD)是最常见、最普通的半导体激光器(),它的谐振腔由半导体材料的两个解理面构成。目前光纤通信上采用的FP-LD的制作技术已经相当成熟。FP-LD半导体激光器存在三个方向的模式问题,沿激光输出方向形成的驻波模式称为纵模,垂直于有源层并和激光输出方向垂直的模式称为垂直横模,平行于有源层并和激光输出方向垂直的模式称为水平横模。在光通信领域中,至少要求激光器工作在横模状态。对于FP-LD来说,基横模实现比较容易,主要通过控制激光器有源层的厚度和条宽来实现,纵模控制有一定的困难。对于一般的FP-LD,当注入电流在阈值电流附近时,可以观察到多个纵模;进一步加大注入电流,谱峰处的某个波长首先超过阈值电流产生受激辐射,消耗了大部分载流子,压制其它模式的谐振,有可能形成单纵模工作,但是对FP-LD进行高速调制时,原有的激光模式就会发生变化,出现多模工作,这就决定了FP-LD不能应用于高速光纤通信系统。但是相对其它结构的激光器来说,FP-LD的结构和制作工艺最简单,成本最低,适用于调制速度小于622Mbi