Kapitel 3 – Externe Modulatoren

3. Externe Modulatoren 3.1 Einführung 3.2 Elektro-Absorptions-Modulator (EAM) • Funktionsprinzip • Kennlinie und Ansteuerung • Chirpverhalten

3.3 Mach-Zehnder-Modulator (MZM)

www.oki.com

• Funktionsprinzip • Hochfrequenztechnische Beschreibung des MZM

Im

• Kennlinie

ΔΦ

• Chirpverhalten

Re

• Arbeitspunkte • RZ-Quellen

3. Externe Modulatoren - 1 Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik – Universität Erlangen-Nürnberg

3.1 Einführung (1) Externe Modulatoren Direkt modulierte Laser: Chirp Æ statischer Chirp begrenzt Übertragungseigenschaften Abhilfe: cw-Laser mit nachfolgendem (chirparmen) externen Modulator 2 Typen von Modulatoren:

• Elektro-Absorptions-Modulator (EAM) • Mach-Zehnder-Modulator (MZM)

ε=

Pmin Pmax

ε dB = 10 log10

• unterschiedlich für statischen und dynamischen Fall • von Ansteuerung abhängig

Pmin Pmax

1

P Pmax

1

0.8 0.8 opt.Leistung (a.u.)

Extinktionsfaktor ε

optische Leistung (a.u.)

Wichtige Kenngröße:

0.6 0.6 0.4 0.4 0.2 0.2

00 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 (ps) 1.0 1.2 1.4 0 0.2 0.4 0.6 Zeit 0.8 1.6

Pmin

Zeit (ns)

3. Externe Modulatoren - 2 Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik – Universität Erlangen-Nürnberg

p(P)

3.1 Einführung (2) Prinzipskizze eines Senders mit externem Modulator

Datenquelle z.B. MUX

Modulatortreiber

• Laserdiode im cw-Betrieb + externer Modulator • Verringerter Chirp gegenüber direkt Modulation

CWLaser

• Anwendung bei 10Gbit/s und höher

Externer Modulator

optisch elektrisch

3. Externe Modulatoren - 3 Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik – Universität Erlangen-Nürnberg

3.2 Elektro-Absorptions-Modulator (1) Funktionsprinzip: basiert auf dem Franz-Keldysh-Effekt: tunnelunterstützte Photonenabsorption Halbleiter bei Gegenspannung

Halbleiter im thermodynamischen Gleichgewicht

WL

WL d 1

d0

WL hν