何鏡波臺灣大學：電信工程學研究所陳浩凱Chen, Hao-KaiHao-KaiChen2007-11-272018-07-052007-11-272018-07-052006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/58918當雷射二極體受到調變信號影響後，其雷射內部共振腔材料的等效長度會受到調變信號的影響而有些微的變化，這個變化會造成雷射輸出波長的改變，而這種動態響應的變化就叫做“啁啾效應”。 本篇論文主要在詳細探討當雷射經過調變後所產生的啁啾效應，並且就不同的調變的方法，如直接調變雷射(Directly-Modulated Laser, DML)、電吸收調變器(Electro-Absorption Modulator, EAM)、與馬赫任德調變器(Mach-Zenhder Modulator, MZM)等，進行分析與測量其啁啾效應的結果，並藉由了解其啁啾的特性對於傳輸時的影響。 直接調變雷射會產生特別嚴重的啁啾效應，當與光纖的色散互相作用下會嚴重的影響傳輸距離。因此我們所提出來的方法便是利用傳輸端所產生的頻率鍵移(Frequency Shift Keying, FSK)信號透過光濾波器轉換成開關鍵移(On-Off Keying, OOK)信號，以便在傳輸端直接抑制啁啾的效應，進而達到在傳輸更遠的距離時能有很好的傳輸品質。Semiconductor laser change the output light intensity with an modulated voltage or current. However, the signal output phase or frequency also changes to give a dynamic chirp effect. Combined with chromatic dispersion, chirp effect typically limits the transmission distance of an optical signal. In this thesis, we focus on the chirp effect of directly-modulated semiconductor laser (DML) and external modulators such as Electro-Absorption Modulator (EAM) and Mach-Zenhder Modulator (MZM). The analyzed and measured results are used to investigate the impact of chirp to a lightwave transmission system. From experimental measurement, directly-modulated semiconductor has severe chirp effect that limits the transmission dispersion when interacting with fiber chromatic dispersion. The chirp effect is suppressed by passing a directly-modulated signal through a narrow-band optical filter to convert the frequency-modulated signal to on-off keying signal. The transmission distance is extended from 20 to over 60 km.中文摘要 I 英文摘要 II 致謝 III 目次 IV 圖表索引 VI 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機 2 1.3 論文架構 2 第二章 半導體雷射的特性 4 2.1 雷射原理 4 2.1.1 受激放射與自發性放射 4 2.1.2 居量反轉 6 2.1.3 雷射共振腔 7 2.1.4 半導體雷射接面結構 9 2.2 雷射特性 10 2.2.1 連續波(CW)的特性 10 2.2.2 半導體雷射的小信號響應 12 2.2.3 半導體雷射的大信號響應 16 第三章 啁啾效應的量測與結果 19 3.1啁啾效應 19 3.2 啁啾效應的測量方法 23 3.2.1 頻率鑑別法 23 3.2.2 時間解析(Time-Resolved)啁啾量測法 25 3.3 調變器種類的介紹及啁啾量測結果 28 3.3.1 直接調變(Directly-Modulated)雷射的特性及啁啾量測結果 29 3.3.2 電吸收調變器(Electro-Absorption Modulator)的特性及啁啾量測結果 36 3.3.3 馬赫任德調變器(Mach-Zenhder Modulator)的特性及啁啾量測結果 43 第四章 半導體雷射中啁啾效應在傳輸上的影響與應用 46 4.1 研究目的 46 4.2 產生低啁啾信號的原理與方法 48 4.2.1 使用直接調變產生開關鍵移(OOK)信號的缺點 48 4.2.2 使用被動光濾波器產生低啁啾的信號 51 4.3 討論 61 第五章 結論 63 參考文獻 66 著作列表 69 作者簡歷 712309268 bytesapplication/pdfen-US啁啾頻率鍵移開關鍵移調變器chirpFSKOOKoptical modulationthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/58918/1/ntu-95-R93942083-1.pdf