DE2653554A1

DE2653554A1 - Schaltungsanordnung fuer die modulation eines halbleiterinjektionslasers

Info

Publication number: DE2653554A1
Application number: DE19762653554
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Techn Russer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-11-25
Filing date: 1976-11-25
Publication date: 1978-06-01
Also published as: DE2653554C2

Description

"Schaltungsanordnung für die Modulation
eines Halbeiterinjektionslasers" Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für die Modulation eines Halbleiterinjektionslasers.
Halbleiterinjektionslaser sind Halbleiterdioden, die in Durchlaßrichtung betrieben werden und die infolge einer in einer aktiven Zone stattfindenden Ladungsträgerrekombination koharentes Licht aussenden.
lnåektionslaeer finden Anwendung als Lichtsender in optischen Nachrichtenübertragungssystemen. Diese Anwendung erfcrdert eine große Modulationsgeschwindigkeit des Injektionslaser.
Für die Plus-Code-Modulation eines Injektionslassers ist bereits eine Schaltungsanordnung bekannt (IEEE Journal of Quantum Elektronics, QE-9, No. 11, November 1973, S. 1098-1101) Liese Schaltungsanordnung bedient sich digitaler Schaltkreise und ist sehr aufwendig. Für sehr hohe Bitraten sftd derartige Schaltkreise schwer reslisierbar. Die bekannte Schaltungsanordnung ist zudem für eine analoge Modulation eines Injektionslasers ungeeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sehr einfache Schaltungsanordnung anzugeben, die die Modulation eines Injektionslasers mit hoher Modulationsgeschwindigkeit ermöglicht. kiese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebende Erfindung gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmalen hervor.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung erläutert.Wird ein Injektionslaser oberhalb seines Schwellstromes vorgespannt und moduliert man ihn zusätzlich mit einem sinusförmigen Wechselstrom mit der komplexen Amplitude IL, so ändert sich die Lichtausgangsleistung sinusförmig mit gleicher Frequenz, wobei die komplexe Amplitude P in der Lichtausgangsleistungsänderung durch gegeben ist. Darin bedeuten k = Proportionalitätskonstante

= Eigenresonanzfrequenz der Modulatonsübertra-

= Dämpfurgs.onstante # gungsfunktions des Lasers

# = Modulationsfrequenz.
Der Laser ist also umso schneller modulierbar, je größer wo undγsind Dies kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß zwischen den Halbleiterinåektionslaser und die Modulationssignal quelle ein lineares Entzerrungsnetzwerk eingeschaltet wird. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungegemäßen Schaltungsanordnung. Ein Halbleiterinjektionslaser 10 wird von einer Modulationssignalquelle mit der Leerlaufsparmung U5 und dem Innenwiderstand Ri über ein lineares Entzerrungsnetzwerk angesteuert. Die Modulationssignalquelle kann such einen Gleichspannungsanteil enthalten, so daß der Laser oberhalb -der Laserschwelle vorgespannt ist. Es ist selbstverständlich auch möglich, diese Gleichspannung zur Anregung des Lasers über die Laserschwelle einer von der Modulationssignalquelle getrennten Gleichspannungsquelle zu entnehmen. Das Entzerrungsnetzwerk besteht aus den Widerständen R, R1, R2, einer Kapazität C und einer Induktivität L. Der Bahnwiderstsnd des HalbleiterinUektionslasers 10 ist in R mit berücksichtigt.
Die differentielle Sperrschichtimpedanz des Halbleiterinektionslasers kann oberhalb der Laserschwelle gegenüber R vernachläßigt werden. Es gilt dann: Das Entzerrungsnetzwerk wird zweckmäßig so dimensioniert, daß folgende Beziehungen erfüllt sind: #1 = #0 (7) (8) Aus den Gleichungen (1), (2), (7) und (8) folgt dann: Bei einer Ansteuerung eines Halbleiterinjektionslasers ohne zwischengeschaltetes Entzerrernetzwerk wäre die Lichtausgangsleistungsänderung gegeben durch: Für γ2>γ ist die Einschwingzeit entsprechend kürzer und für #2 > (»i die Frequenz der Eigenschwingungen der Lichtausgangsleistung höher. Allerdings ist bei gleicher Amplitude Uc der Modulationsspannungsquelle bei Anwendung der erfindungsgemäßen Entzerrerschaltung die Modulationsamplitude auch bei niedrigen Frequenzen kleiner. Zwischen der Lichtausgangsleistungsänderung mit Entzerrungsnetzwerk und der Lichtausgangsleistungsänderung ohne Entzerrungsnetzwerk gilt bei niedrigen Modulationsfrequenzen folgende Beziehung: Bei Einschaltung eines Entzerrungsnetzwerks wird daher zweckmäßig die von der Nodulationssignalquelle gelieferte Spannung um das Quadrat der durch das Entzerrernetzwerk erzielten Frequenzerhöhung vergrößert.
Da jedoch zur Modulation des im vorgespannten Zustands sehr niederohmigen Halbleiterinaektionslasers - der differentielle Innenwiderstand liegt gewöhnlich unter 1 Ohm - nur sehr geringe Spannungen benötigt werden, wirkt sich die durch das Entzerrernetzwerk bedingte Erhöhung von U5 auf das Betriebsverhalten des Halbleiterinjektionslasers nicht nachteilig aus

Claims

Patentansp rüch e Schaltungsanordnung für die Modulation eines Halbieiterinåektionslasers, bei der eine Gleichspannungsquelle vorgesehen ist, die den Laser über die Laserschwelle anregt, und bei der eine eine sinusförmige Wechselspanung abgebende Modulationsspannungsquelle vorgesehen ist, deren Ausgangssignale dem Anregungsgleichstrom überlagert werden und den Laser modulieren, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Halbleiterlaser (10) und die Modulationsspannungsquelle (Us) ein Entzerrungsnetzwerk eingeschaltet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entzerrungsnetzwerk aus einer Parallelschaltung eines Widerstands( )mit einer Kapazität (C:)und der Serienschaltung einer Induktivität (L) mit einem Widerstand (R2) besteht, wobei (L) und (R2) parallel zum Inektionslaser (10) und (R1) und (C) in Serie dazu angeordnet sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten des Entzerrungsnetzwerkes derart bemessen sind, daß gilt #1 = #0 γ1 = γ und b bzw.γEingenredsonanzfrequenz bzw. Dämpfungskonstante der Modulationsübertragungsfunktion des Halbleiterinjektionslasers.