光通技術發展簡介(4)光主動元件-雷射種類簡介

 通訊用半導體雷射(Laser)

本次章節的重點擺在光模組中的雷射的種類簡介。其中通訊用的光源由於要能配合光纖使用，因此雷射特性上需滿足一些基本的條件，才能達到最佳的傳輸功能，這些條件主要有:

1. 光源的波長應在光纖裡有低傳輸損失及低散射
2. 線寬(Linewidth)窄以降低光纖的色散效應
3. 有足夠的輸出功率並且可有效地耦合入光纖中
4. 有線性的電光轉換特性以降低訊號失真及雜訊
5. 有高響應速率
6. 有良好的長期穩定性。

 

可作為光纖通訊光源的半導體雷射大致可分為三類:Fabry-Perot(FP)半導體雷射、單頻半導體雷射(DFB 雷射)、垂直共振腔面射型雷射 ( V C S E L )。其他像是利用 D F B 模組製成的類比雷射傳送器，主要則是用於 CATV系統。

 

(1)Fabry-Perot (F-P)半導體雷射

F-P 雷射乃利用端面提供回饋，雷射腔的長度允許多個模態(波長)同時存在，此種多模態的雷射光在光纖中傳輸會有色散效應，所以對傳輸的速 率及距離有所限制，只適用於短距離或低速傳輸之用途上。

 

(2)單頻雷射

為克服 F-P 雷射的缺失與限制，可利用光柵來選擇特定的波長產生回饋，使雷射共振腔只允許單一波長產生共振，而形成單頻雷射，如分佈回 饋式單頻雷射(DFB 雷射)。該種雷射由於具有極佳的光電特性，如:窄線寬(Linewidth)，已成為長途(>100 公里)高速(>Gbps)傳輸以及需抗雜訊要求較高的有線電視光網路的光源使用。

 

(3)垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)

垂直共振腔表面放射雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser， VCSEL)在光通訊系統及平行傳輸(parallel interconnect)的光信號應用 方面上，由於具有低臨界電流、單模操作、低發散角且製程較容易和壽命較長，以及可有效耦合單模光纖等優點，使得VCSEL 頓時吸引眾人矚目。

雖然 V C S E L 有上述多種的優勢，但要用在長途傳輸網路上還有待逐步實現，這是因為可調變波長的寬度仍然太窄(約 20nm)，因此還不適用於 WDM的應用，目前以短距離傳輸應用，如 FTTH、FTTC等較為常見。