Laserdiode Modulation: Wozu Biasstrom?

[Andreas F. (andgset)]

Nabend,
bei aktueller Recherche zur Modulation von Laserdioden stoße ich ständig 
auf den Begriff "Biasstrom". Gehe ich richtig in der Annahme dass das 
der Punkt auf dem P/I Diagramm ist bei dem die Kurve beginnt schnell 
anzusteigen, wo also die Ausgangsleistung noch nahezu 0 ist, der Strom 
aber nicht?

In folgendem Beitrag:

Beitrag "Re: Laser modulieren"

wird erwähnt dass Kommerzielle Lasertreiber dafür sorgen dass der 
Diodenstrom nie ganz 0 wird, sondern eben immer diese ominöse Biasstrom 
fließt. Ich frage mich nur wieso?

Ich hoffe jemand wäre so freundlich etwas Licht ins dunkel zu bringen 
:-/

Grüße, Andreas

[MaWin (Gast)]

Andreas F. schrieb:
> wo also die Ausgangsleistung noch nahezu 0 ist, der Strom aber nicht?

Genau.

Man will dass vor allem die Spannung nur wenig steigen muss, weil 
umladen von Kapazitäten um grössere Soannungsdifferenzen sonst mehr 
Umladestrom und damit Zeit kostet.

Es ist schneller, die Diode vom bias-Strom aus zum lasern zu bekommen 
als von 0 aus.

[Teo D. (teoderix)]

Hier gibst noch genaueres nach zu lesen.
https://www.hft.tu-berlin.de/fileadmin/fg154/ONT/Praktikum/Modulation_fuer_optische_systeme.pdf

[c.m. (Gast)]

ist das der gleiche effekt wie bei meinem billig-laserpointer?

wenn die batterie (knopfzelle) ziemlich leer ist, ist der laser beim 
einschalten ok, nach ein paar sekunden wird er schlagartig richtig 
schwach - wie wenn die spannung der batterie einen threshold 
unterschreitet bei der das "anregen" nicht mehr richtig funktioniert.

[Andreas M. (andreas_m62)]

Der BIAS-Strom legt den Arbeitspunkt
in die Mitte der ansteigenden Kennlinie.
Die Laserdiode wird dabei im Bit-Takt nicht an und ausgetastet,
sondern nur heller oder dunkler.

[Falk B. (falk)]

@ Andreas F. (andgset)

>wird erwähnt dass Kommerzielle Lasertreiber dafür sorgen dass der
>Diodenstrom nie ganz 0 wird, sondern eben immer diese ominöse Biasstrom
>fließt. Ich frage mich nur wieso?

Unterhalb des Schwellstroms (threshold current) arbeitet eine Laserdiode 
als LED, d.h. es kommt kein kohärentes Laserlicht raus sondern "wildes" 
ungeordnetes Licht, außerdem ist die Ausgangsleistung um mehrere 
Größenordnungen geringer als bei Nennstrom. Erst beim Überschreiten der 
Laserschwelle arbeitet die Laserdiode als Laser. Das Anschwingen des 
Laserprozesses dauert aber einige hundert Nanosekunden. Das ist deutlich 
zuviel, wenn man Dutzende bis Hunderte von Mbit/s übertragen will.

[Andreas F. (andgset)]

Danke für die informativen Antworten!

Also hat der Biasstrom nicht wie im Beitrag behauptet einen positiven 
Einfluss auf die Lebensdauer der Diode, sondern dient nur dazu das Ding 
schneller zu modulieren?
Oder ist das eher ein Nebeneffekt, weil damit die Monitordiode zu jedem 
Zeitpunkt Feedback liefert und es zu keinem Überschwingen der Spannung 
kommt?

Damit der von Falk beschriebene Einschwingvorgang "übersprungen" wird, 
muss der Biasstrom dann aber auf jeden Fall größer als der threshold 
current sein, sprich die Diode muss schon kohärentes Licht emittieren, 
richtig?

Grüße, Andreas

[Falk B. (falk)]

@Andreas F. (andgset)

>Also hat der Biasstrom nicht wie im Beitrag behauptet einen positiven
>Einfluss auf die Lebensdauer der Diode, sondern dient nur dazu das Ding
>schneller zu modulieren?

Ja.

>Oder ist das eher ein Nebeneffekt, weil damit die Monitordiode zu jedem
>Zeitpunkt Feedback liefert und es zu keinem Überschwingen der Spannung
>kommt?

Nein

>Damit der von Falk beschriebene Einschwingvorgang "übersprungen" wird,
>muss der Biasstrom dann aber auf jeden Fall größer als der threshold
>current sein, sprich die Diode muss schon kohärentes Licht emittieren,
>richtig?

Ja

[G. H. (schufti)]

und man sollte darauf achten dass er so hoch ist, dass der threshold 
durch das Modulationssignal nicht unterschritten wird.