Franz-Keldysh效应和Wannier-Stark局域化效应

1. Franz-Keldysh效应

   在体材料中，光子吸收主要发生在价带电子被受激跃迁到导带的情况。外电场使能带倾斜，当外电场很强时，价带电子通过隧道跃迁到导带的几率大大增加，有效能隙减小，使得吸收边发生红移，这种效应就是Franz-Keldysh效应。

   由于体材料电吸收调制器的有源层厚度在几百纳米量级，生长控制比较简单；有源层结构对光生载流子的限制减小，光生载流子的溢出相对多量子阱调制器容易，因而在大功率下的调制特性上，体材料调制器有一些优势。另外，和直接调制方式相比，其频率啁啾也比较小。

   

   但是，Franz-Keldysh效应的特点是带间跃迁，加上体材料的抛物线型能态密度，所以体材料调制器具有吸收率随电压变化缓慢、调制电压高、消光比小等缺点。

2. Wannier-Stark局域化效应

   超晶格电吸收调制器采用半导体超晶格材料来制作调制器的吸收层。在超晶格材料中，外电场会使本来通过共振遂穿在耦合很强的各个量子阱间做共有化运动的载流子的重新居于到各个量子阱中（即：Wannier-Stark局域化效应），伴随着这一过程，将出现一些列称为Stark阶梯跃迁的势阱间跃迁，它们会造成吸收峰的位置随外电场强度变化基本上呈现线性的运动。利用这种吸收峰和吸收边的移动，可以得到调制电压很低的电吸收调制器。在弱电场下时依靠阱间跃迁产生吸收，但是当电场超过一定强度时其阱间跃迁几率迅速减小，因此在调制特性上形成一个谷点，因此这种调制器的调制电压也只能工作与较低的电压上，从而限制其消光比。

   超晶格型调制器的突出优点时调制电压低，消光比可达到0.75V 10dB,而且期间的啁啾特性也比一般的多量子阱调制器好。其缺点是超晶格材料生长困难。