Электроабсорбционный модулятор

Этот тип модулятора света по интенсивности в последнее время находит все большее применение. Связано это, во-первых, с малыми величинами напряжений, необходимых для осуществления почти 100%-ной модуляции, во-вторых, такой модулятор легко интегрируется в одной конструкции вместе с лазерным кристаллом, оптическим изолятором и другими элементами. Лазерный модуль с оптическим изолятором и внешним модулятором электроабсорбционного типа на основе полупроводникового лазера с решеткой Брэгга представлен на рис.5.3

Рисунок 5.3 – Электроабсорбционный модулятор

На лазерный волноводный кристалл 1 нанесена дифракционная решетка Брэгга 2. Непосредственно к нему справа примыкает входная грань волноводного электроабсорбционного модулятора (ЭАМ) 6, в котором управление световыми потоками осуществляется путем поглощения света, связанного с резонансным переходом электронов из валентной зоны в зону проводимости. На нижней и верхней гранях устройства нанесен электропроводящий слой (электрод) 3 для подвода электрического тока накачки J_н к лазерному кристаллу с РОС. Для подключения модулирующего сигнала к ЭАМ в правой части также нанесен электропроводящий слой 5. Электроды 3 и 5 оптически изолированы друг от друга полупроводниковым изолятором 4 на основе соединения InP. Модулированное по интенсивности излучение выходит через окно 7, поверхность которого покрыта противоотражающим слоем. Перечисленные элементы размещены на подложке 9, выполненной из материала n-InP.

Подробнее поясним принцип работы ЭАМ. Слева на рис. 5.3 находится лазер с РОС, излучение которого размещается в диапазоне длин волн 1530..1565 нм. Заряженные частицы в зоне модуляции 6 облучаются этим излучением лазера и переводятся в возбужденное состояние с уровнями энергий h∆ω₁₂=∆W₂ - ∆W₁, соответствующих третьему окну прозрачности ОВ и структуры InGaAsP. Модулирующее напряжение U_мод≡u(t) способствует лучеиспусканию и выходу промодулированной мощности Р_вых через окошко 7.

Вследствие приведенной структуры и температурной стабилизации долгосрочная стабильность спектра длин волн излучения лазера составляет 0,01 нм в течении 20 лет. Величина порогового тока I_пор=10 мА, средний уровень выходной мощности p_вых=-3 дБм. Для получения модуляции с коэффициентом модуляции, равным 8,2 дБ (стандартная величина), требуется напряжение с амплитудой импульса 2 В. Эта схема почти полностью прозрачна при и работает как лазер с РОС. Данный ЭАМ обеспечивает частоту модуляции