半导体激光器的光调制！

激光是一种高频（10¹³~10¹⁵ Hz）电磁波，其振幅、频率、相位、强度等参量均可受控变化，通过使任一参量按调制信号的规律改变，即可实现信息在激光中的加载与传递。通过调制过程将语言、文字、图像等低频信息加载到激光上，其中激光作为载波

控制其变化的低频信号称为调制信号，完成这一过程的装置称为调制器。

根据调制器和激光器的相对关系，光调制可分为内调制与外调制。

内调制通过在激光振荡过程中加载调制信号，以改变激光器的振荡参数来实现对输出特性的调控，其核心在于将调制信号直接作用于激光器本身。

具体可分为两种实现方式：

• 其一是在激光谐振腔内放置调制元件，通过调制信号控制元件的物理特性变化，从而调整谐振腔参数并改变激光输出特性；
• 其二是针对注入式半导体激光器，通过调制信号直接调控其泵浦电流，使输出激光强度随电流变化产生对应调制，这种通过驱动电流实现的强度调制也被称为直接调制。

两种方式均通过改变激光器内部参数完成信息加载，形成完整的内调制技术体系。

以下示意图展示了基础型半导体激光器的基本结构，由厚度约为0.1微米的薄有源层、P型半导体层和N型半导体层组成的夹层式构造。

其中，有源区兼具光波导功能，利用两端晶体的天然解理面形成反射镜结构，共同构成矩形介质光波导谐振腔，通过腔内光振荡实现激光放大。工作电流经电极注入有源区后，诱导粒子数反转并触发电子-空穴对复合，最终通过受激辐射过程产生相干光输出。

外调制是在激光形成后，通过外部调制器调控光参数的技术。其原理是通过调制信号改变调制器的物理特性，使通过的激光振幅、频率或相位等参数受控变化。按工作原理可分为电光、声光、磁光调制；按信号加载方式分为调幅、调频、调相及强度调制。

如下图是利用光子晶体波导中带边缘扁平色散特性来减小器件相位移调制长度的外调制。

相比内调制，外调制具有操作便捷、调制速率高（约提升一个量级）、带宽更宽的优势，适用于高精度光通信。

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