EAM是Electroabsorption Modulators的縮寫，即電吸收調制器。在無外電場時，調制光波長處于EAM吸收曲線外 ，光信號幾乎無損失地通過EAM；在施加一定電場后，EAM的吸收曲線向長波長移動，調制光波長產生強烈吸收。

利用EAM的這一特性，當一定功率的光信號通過EAM時，在EAM上施加不同強度的電信號，可以產生相應不同強度的光信號，實現了對光信號的強度調制。

早期的EAM吸收區由體材料制備而成，它是基于Franz-Keldysh效應：在外電場作用下，價帶電子隧穿躍遷到導帶的幾率大大增加，這等效于吸收區的有效能隙Eg減小，根據愛因斯坦關系式Eg=hv=hc/λ， Eg減小，λ增加，所以吸收區的吸收邊發生紅移。該類型的EAM制作簡單、啁啾比直接調制激光器（DML）小，在早期的2.5Gb/s長距離傳輸網中取得了成功的商用。但體材料制備的EAM啁啾系數始終是正值，難以取得負的啁啾（因為其陡峭的吸收曲線邊緣隨著外電場增加迅速變得平緩），無法適應更高速率/更長距離的傳輸場景；

為了獲得更好的傳輸性能，現在的EAM吸收區由多層量子阱制備而成，它的電致吸收邊紅移是基于量子限制strak效應：當外電場垂直于量子阱時，吸收區紅移。這個聽起來和Franz-Keldysh效應類似，但吸收區紅移的機制是不一樣的。在量子阱中，由于電子-空穴運動受勢壘限制，激子變得非常穩定，它可以參與到光的吸收過程中來。（激子簡言之，是電子吸收光子后躍遷，但未完全躍遷到導帶，它仍與空穴“結合在一起”，還不是自由電子；在體材料的Franz-Keldysh效應中，不存在量子勢壘限制，激子無法穩定存在）。量子阱中光子吸收過程有激子的參與，其能量關系如下圖所示：當電場增加時，Ee1減小，Ehh1減小，EB也減小（激子和自由電子之間的能量差，即激子的結合能），但Ee1和Ehh1減小幅度大得多，所以hv整體上減小，即吸收波長紅移，這就是量子限制strak效應。

基于量子限制strak效應的EAM，在電場作用下，其吸收曲線紅移的同時，吸收峰強度也在下降，但是其吸收峰邊緣還是十分陡峭的，它可以較容易實現很低的甚至是負的啁啾，這對于高速遠距離傳輸至關重要。

------第二：EAM中的量子阱------

單層量子阱的厚度：

量子阱的厚度對EAM性能影響很大，單層量子阱有較大厚度時，其對光的吸收能力變強，調制效率會增加；但是太厚了，量子限制效應會減弱?；谛阅艿钠胶?，單層量子阱厚度一般為9nm左右。

應變量子阱：

無應變量子阱的EAM，由于價帶能級的不連續性，很容易產生空穴堆積，在光功率達到一定程度時會產生吸收飽和。其結果就是，當EAM的反偏電壓增加時，EAM的帶寬會先達到最大值，然后急劇減小。這給EAM的性能帶來不利影響。通過在量子阱中加入壓應變，可以消除載流子堆積，EAM的帶寬基本不隨反偏電壓變化。此外應變量子阱更容易實現低的甚至負的啁啾。

-------第三：EML集成芯片---------

EAM芯片單獨用起來相當不方便，通產將它與DFB集成在一起形成EML集成芯片。DFB與EAM的集成有3大關鍵問題：

DFB與EAM之間的高效耦合

DFB的光能夠有效傳遞到EAM是進行高效光調制的前提。DFB和EAM之間的耦合效率可以通過重疊積分計算。根據重疊積分，實現高效率耦合的條件是 模場匹配 和相位匹配。DFB的波導和EAM的波導都是量子阱結構，雖然其量子阱材料、量子阱厚度、量子阱層數不一樣，但其模場差別很小，只要DFB波導和EAM波導模場相位匹配，就可以達到較高的耦合效率。對于直接對接耦合的波導，要求兩波導完全對準，中間無任何對接缺陷。目前的工藝水平，DFB波導與EAM波導橫向對準偏在50nm以內，縱向波導對接缺陷不超過0.5um，耦合效率在80%左右。

2. DFB與EAM之間的電隔離

DFB由正向電流驅動輸出恒定的光功率，而EAM由反偏電壓和調制電壓驅動對DFB的光信號進行調制。二者之間通常需要20KΩ以上的電隔離。如果隔離器電阻不夠，EAM上的調制電壓可能泄露到DFB上，在降低EAM的調制效率的同時，還使得DFB驅動電流變化產生額外的啁啾；或者反過來，DFB的電流泄露到EAM上，對EAM的工作造成不利影響。目前的解決方案是在DFB和EAM的對接區的外包層形成淺隔離溝槽，形成約~50um的電隔離區，隔離電阻通?？蛇_50kΩ以上。

3. EML芯片前端超低反射膜

如果EML芯片前端面反射率過高，反射光會隨著EAM的ON/OFF調制，對DFB形成調制效應，形成所謂“絕熱啁啾”。因此必須嚴格控制EML芯片前端面的反射。理論計算表明，當EML芯片前端反射率在0.01%以內時候，絕熱啁啾可以忽略。對比一下一般的光學表面的增透膜0.2%的反射率水平，EML增透膜的反射率要求在0.01%以內，這是非常有挑戰的！除了鍍膜以外，有些公司還將EAM的波導做成斜的，可進一步降低端面反射率。

------第四：EML芯片的封裝特點------

EML芯片封裝時是必須帶TEC溫控的，這是因為DFB的溫度漂移系數在~0.1nm/℃，而EAM的溫度漂移系數在~0.5nm/℃，它們之間有~0.4nm/℃的差距。在低溫下，DFB波長處于EAM吸收區之外，EML還能有較大的光功率輸出；隨著溫度的升高，EAM的吸收區將迅速向DFB的波長移動，DFB的光將被大量吸收，再疊加上溫度升高引起的DFB本身的功率降低，EML的輸出光功率急劇降低（做過數通400G FR4的朋友肯定有經驗，所謂Uncool EML高溫光功率掉7~8dB是很常見的）。

TEC的存在使得EML芯片能發揮最佳性能，但是其巨大的功耗也令人十分討厭。去除TEC實現EML的Uncool封裝是目前EML的發展方向。隨著溫度的變化，實時調整EAM的偏置電壓，使得EAM的吸收區和DFB的工作波長之間的距離維持在穩定水平是一個解決方案。其缺點是溫度升高，EAM反偏電壓變小，EML芯片將有更大的啁啾，（EML芯片的啁啾隨反偏電壓增加而減?。┻@對于短距離應用可能沒沒什么，對于長距離傳輸影響較大。另一個方案就是合理設計EAM的吸收區和DFB的工作波長之間的距離，使得在EML工作溫度范圍內，EML的輸出光功率和消光比都維持在一個較為理想的水平，并且使用 InGaAlAs材料來提高EML的高溫工作特性，但目前無制冷的EML還不是很成熟。
責任編輯:pj