光调制器是光纤通信系统中的重要器件，用半导体量子阱材料制作的电吸收型光调制器具有频率啁啾低、器件体积小、驱动电压低、可以同半导体激光器集成等优点。

【实验目的】

(1)了解电吸收调制技术的工作原理和相关特性;

(2)掌握电吸收器件的参数测量方法。

【实验原理】

多量子阱电吸收型光调制器利用的是量子限制Stork效应(QCSE)，即当量子阱区存在垂直于阱壁方向的电场时，它的吸收带边会发生红移。在众多的半导体多量子阱材料中，与Ⅰn P晶格匹配的多量子阱具有独特的优点，它的电子势阱深而空穴势阱浅，使得有效质量大的空穴更容易发生隧穿效应，光生载流子容易在电场的作用下离开势阱，不容易达到吸收饱和，因而具有很高的饱和吸收功率，近年来在国际上得到广泛的重视。

图18.1为电吸收型光调制器的典型结构图。Ⅰn GaAs/ⅠnAlAs多量子阱材料用MBE设备生长。首先在高掺杂的n型ⅠnP衬底上生长厚度为200nm的n型ⅠnAlAs下包层，然后是不掺杂的12个周期的ⅠnGaAs/ⅠnAlAs多量子阱结构，阱宽和垒宽均为7.5nm，接着是1.5pm厚的p型ⅠnAlAs上包层，最后是100nm厚的p型高掺杂ⅠnGaAs电极接触层。

图18.1 电吸收型光调制器结构图

为实现器件与单模光纤之间的光耦台，器件一般设计为高脊波导结构。脊顶宽度为3μm，底部宽度为5μm，脊高2μm，脊的高度大于量子阱区、上包层和p电极接触层的厚度之和。脊波导两边是n型下包层，这样器件在加反向偏压时，势垒电容区域仅限于脊波导上，从而将结电容面积减至最小，有利于频率特性的提高。脊波导与单模光纤之间的光耦合根据模场匹配原则，使用尖端磨尖的尖锥单模光纤，利用尖端对光的会聚作用将单模光纤9μm的模场直径减小，使之与脊波导中的模场直径更为接近，因而提高了耦合效率。同时，从尖锥单模光纤发出的光束发散角大，它到达脊波导输出端面时光功率密度低，从而显著降低了脊波导输出端面处的背景光，减小了进入输出光纤的背景光的功率。

【实验仪器】

CA9005信息光电子综合实验系统、1550nm电吸收调制激光器、光纤连接线、示波器

【实验内容及步骤】(www.daowen.com)

(1)测试光路准备。

①将1550nm电吸收调制激光器的控制端口连接至主机LD1，设置LD1工作模式(MOD)为恒流模式(ACC)，1550nm激光器工作于恒流模式下，调节LD1驱动电流(Ic)至40.0mA。

②将1550nm电吸收调制激光器的调制端口连接至主机函数信号发生器输出(SⅠG)，设置SⅠG工作模式为方波(SQU)，输出频率2000Hz，输出信号幅度Vs调至0V。将此信号通过三通连接至示波器CH1。

③将1550nm电吸收调制激光器的光输出连接至Ⅰn GaAs PⅠN光电二极管输入，PⅠN管输出连接至COD.ⅠN，COD.OUT连接至示波器CH2。COD模式置于ARX，量程置于10mA档。

(2)测量1550nm电吸收调制激光器的调制特性。

增加SⅠG输出电压，0至3.5V每隔0.2V测量一次，从示波器读取光信号强度，作P-U曲线。

【思考题】

用半导体量子阱材料制作的电吸收型光调制器具有什么优点?

【注意事项】

(1)电吸收调制激光器通电后禁止正对人眼，以免灼伤人眼。

(2)光纤在连接过程中弯曲程度不能过大，以免被折断。