光纤发射器

什么是光纤发射器？

光纤发射器是用于在光通信系统中通过光纤传输数据而产生调制光信号的设备或模块。它们既包含光信号产生元件，也包括驱动这些元件的电子电路。光纤发射器将输入的电信号转换为等效的数据承载光信号，并帮助将其发射到光纤中。为了建立完整的双向通信系统或网络，商业包中包含的光纤发射器模块通常还会配有光纤接收器模块，该模块负责接收传入的光信号并将其转换为等效的电子信号。

电子元件

光纤发射器配备有半导体模块，为光信号源提供电源并驱动其进行适当的光信号调制。集成电路（IC）封装可以同时执行这两项功能。它们将输入的电压脉冲转换为精确的电流脉冲，以驱动光源，即发光二极管（LED）或激光器。当施加驱动电流后，可以生成携带数据的等效光信号。

光源

LED或激光是光纤发射器中产生光信号的重要组成部分，具体使用哪种取决于应用的要求。影响LED或激光光纤发射器选择的因素包括所需的功率水平和数据传输速率、传输距离、光纤兼容性以及通信网络的部署成本。基于LED的光纤发射器适合于短距离（最多一公里）的通信，且数据速率较低（在兆位每秒范围内），而基于激光的光纤发射器则适用于长距离（数公里）或高数据速率（在千兆位每秒范围内）的通信。此外，光发射的波长或波长范围也很重要，因为光纤会有一些最佳操作频段。

LED基于自发辐射过程，因此发出具有较宽光谱内容或带宽超过40nm的非相干光。因此，随着光纤长度的增加，由LED产生的光信号会遭受色散，这限制了整体传输距离。LED成本较低、可靠性高且使用寿命长，使其成为短距离通信的更好选择，因为在较短的光纤长度下，色散的影响可以忽略不计。此外，LED的光输出并非单向，因此光网络应使用多模光纤来耦合LED输出。

另一方面，激光器基于受激辐射过程，发出高度相干的光信号，具有更高的输出强度和非常窄的光谱特性，从而减少了色散效应。此外，激光器的方向性极强，使得基于激光的光纤发射器非常适合于长距离高数据速率的光通信系统，尽管激光的部署成本较高，但其价值是合理的。此外，激光输出的高方向性使其能够与单模和多模光纤高效耦合。激光器还可以调制以适应高数据速率信号。

在光纤发射器中通常使用不同类型的激光器，如法布里-珀罗腔（FP）激光器、分布反馈（DFB）激光器和垂直腔面发射激光器（VCSEL）。VCSEL从芯片表面发出激光输出，而FP激光器则从芯片侧面发出，激光腔位于芯片中间。这些激光器中，VCSEL由于其相对简单的制造过程而成本较低，可以在使用基于LED的光纤发射器的系统中替代LED。

DFB激光器更适合长距离和密集波分复用（DWDM）系统，因为它们是单频激光器（具有最窄的光谱宽度），从而最小化了长距离通信中的色散。它们还具有高度线性的输出特性。