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为什么 EML 比 DFB 传得更远?

Posted on 2026-01-182026-10-18 by 李, 东霏

先来简单解释一个概念:啁啾。

在 AM 强度调制中,我们是用信号幅度的高低来区分“1”和“0”的。而频率随时间变化的调制,则是 FM 调频。

为什么 EML 比 DFB 传得更远?
最开始用的激光器是 DML 直接调制,也叫内调制。它的原理是直接给激光源加上交变或脉冲的电压,来改变激光的发光强度。
为什么 EML 比 DFB 传得更远?
比如 DFB 激光器就是这种结构,我们通过变化的电流来改变有源区里的“增益”和“载流子密度”,让激光器快速在“发光强”和“发光弱”之间切换,从而实现强度调制。
为什么 EML 比 DFB 传得更远?
不过,在改变发光强度的同时,激光器内部的等效折射率也会瞬间变化,这意味着谐振腔的光学长度在瞬时改变。
根据物理原理,这会导致输出光的波长(也就是频率)发生瞬时偏移。这个频率的瞬时变化,就是啁啾。
所以啁啾描述的是信号的频率随时间变化的现象,是从时域上对脉冲特性的一个表征。我们一般用啁啾系数 α,也叫线宽展宽因子来描述它。
为什么 EML 比 DFB 传得更远?
dn/dN 表示折射率随载流子密度的变化率。产生啁啾的直接物理原因;
  • dg/dN 表示光学增益系数随载流子密度的变化率。实现激光发射和幅度调制的基础。
啁啾会引起信号频率偏移,而不同频率的光在光纤里的传输速度不同。频率如果发生偏移并展宽,就会导致时延。
为什么 EML 比 DFB 传得更远?
需要清楚的哈,啁啾本身不会“产生”色散。色散是光纤固有的物理特性,不管信号有没有啁啾,它都存在。但从时域上看,色散会导致码间干扰。
为什么 EML 比 DFB 传得更远?
所以直接调制的 DFB 激光器,啁啾比较高,对色散的容忍度差,传输距离和速率都受限制。
但 DFB 优点是成本低、功耗小、结构紧凑、驱动简单。通常用在数据中心内部短距离互联、5G前传、接入网(比如GPON)等场景。
因此,为了尽量降低啁啾的影响,我们不再直接调制激光器的发光强度,而是在激光输出之后,用一个外置的调制器来对光波进行调制。
为什么 EML 比 DFB 传得更远?
比如 EML 激光器,可以看作 DFB 激光器加上 EAM 电吸收调制器。这里的 DFB 只负责发出连续光,EAM 则通过电压改变吸收系数来控制光的通断。
为什么 EML 比 DFB 传得更远?
Lumentum 的差分驱动 EML 芯片
这个过程对光频率的影响非常小,也就是说 EML 引入的啁啾极低。
那么能不能完全消除激光器的啁啾呢?答案是可行的,比如采用支持 MZM 调制器的光源方案。
为什么 EML 比 DFB 传得更远?
它利用的是 MZM 的推挽工作模式:我们把大小相等、极性相反的电压分别加到两个波导臂上。
为什么 EML 比 DFB 传得更远?
这样就能把折射率变化转化为纯粹的相位差。一束光的相位延迟和另一束光的相位超前是完全对称的。
从整个器件的输入输出整体来看,这个对称过程没有引入任何随时间变化的净相位偏移,也就是没有频率啁啾。
最后用一张表来总结一下:
为什么 EML 比 DFB 传得更远?
简单介绍一下,感谢阅读支持!
Lumentum 的差分驱动 EML 芯片
激光器:FP、DFB 与 DBR
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