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激光器在光纤通信中的核心地位与技术演进
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激光器在光纤通信中的核心地位与技术演进

激光器：光纤通信系统的“光源引擎”

在光纤通信系统中，激光器是实现高速、稳定光信号输出的关键器件。其性能直接影响整个通信链路的速率、距离和可靠性。

1. 激光器的工作原理

激光器基于受激发射原理，通过在半导体材料（如InGaAsP）中注入电流，产生粒子数反转，从而激发出相干光。该光信号被耦合进光纤，实现信息的远距离传输。

2. 主要类型与应用场景

  • DFB激光器（分布式反馈式）：具有窄线宽、高稳定性，适用于长距离、大容量传输，常见于10G/40G/100G以上系统。
  • VCSEL激光器（垂直腔面发射激光器）：体积小、功耗低、成本低，广泛用于数据中心短距通信（如25G/100G SR）。
  • EML激光器（电吸收调制激光器）：集成了激光源与调制器，适合高速调制需求，常用于城域网与长途传输。

3. 技术挑战与创新方向

当前激光器面临的主要挑战包括：

  • 高温下的波长漂移问题
  • 制造良率与成本控制
  • 多波长集成能力不足

为此，研究人员正探索：

  • 新型量子阱结构提升效率
  • 采用硅基光子集成平台降低系统复杂度
  • 开发可调谐激光器以支持动态波长分配

4. 与光纤协同发展的前景

随着光纤技术向超低损耗（如<0.15 dB/km）和多模/少模光纤发展，激光器也需匹配更高的光谱纯度与功率稳定性。未来，基于人工智能的激光参数自适应调节系统，有望实现“智能光源”，进一步提升通信系统整体性能。

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