光收發(fā)設(shè)備概述-wenkub
2023-03-11 03:57:21 本頁面
【正文】 ? 電子占據(jù)能級的概率遵循費米能級統(tǒng)計規(guī)律：在熱平衡條件下，能量為 E的能級被一個電子占據(jù)的概率為 ? 費米統(tǒng)計規(guī)律是物質(zhì)粒子能級分布的基本規(guī)律，它反 TkEE feEf 0/)(11)(???17 ? 圖 34 費米分布函數(shù)變化曲線 18 3．光和物質(zhì)的相互作用 ? 光可以被物質(zhì)吸收，也可以從物質(zhì)中發(fā)射。 ? ? 電子在原子中圍繞原子核按一定軌道運動，而且只能有某些允許的軌道。 ? 人們將這些光量子稱為光子。 光接收機中的關(guān)鍵器件是 半導(dǎo)體光檢測器 ，它和接收機中的 前置放大器 合稱 光接收機前端 。 （ 7）光源：產(chǎn)生作為光載波的光信號。 （ 3）復(fù)用：用一個大傳輸信道同時傳送多個低速信號的過程。 光發(fā)送機 6 數(shù)字光發(fā)送機的基本組成包括均衡放大、碼型變換、復(fù)用、擾碼、時鐘提取、光源、光源的調(diào)制電路、光源的控制電路（ ATC和 APC）及光源的監(jiān)測和保護(hù)電路等。可用下式表示 （ 31） 式中， P11為全“ 1”碼時的平均光功率； P00為全“ 0”碼時的平均光功率。 光端機的基本概念 3 光發(fā)送機作用：是把從電端機送來的電信號轉(zhuǎn)變成光信號，并送入光纖線路進(jìn)行傳輸。光端機位于電端機和光纖傳輸線路之間，如圖 31所示 。 圖 31 光纖通信系統(tǒng)組成 光端機的基本概念 2 光纖通信系統(tǒng)主要包括光纖（光纜）和光端機。對光發(fā)送機的要求： （ 1）有合適的輸出光功率 光發(fā)送機的輸出光功率，是指耦合進(jìn)光纖的功率，亦稱入纖功率。一般要求 EXT≥10dB。如圖 32。 （ 4）擾碼：使信號達(dá)到“ 0”、“ 1”等概率出現(xiàn)，利于時鐘提取。 （ 8）溫度控制和功率控制： 穩(wěn)定工作溫度和輸出的平均光功率。 光接收機 10 光接收機 圖 33 光接收機組成 11 半導(dǎo)體光器件 ? 光源是光纖通信系統(tǒng)中光發(fā)射機的重要組成部件，其主要作用是將電信號轉(zhuǎn)換為光信號送入光纖。 ? 不同頻率的光子具有不同的能量。由于在每一個軌道內(nèi)運動，就相應(yīng)具有一定的電子能量，因此，電子運動的能量只能有某些允許的數(shù)值。 ? 在研究光與物質(zhì)的相互作用時，愛因斯坦指出，這里存在著三種不同的基本過程，即自發(fā)輻射、受激吸收以及受激輻射。由于這個過程是在外來光子的激發(fā)下產(chǎn)生的，因此叫做受激輻射。 ? 受激輻射是產(chǎn)生激光的關(guān)鍵。 ? 將處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的物質(zhì)稱為增益物質(zhì)或激活物質(zhì)。 ? 如果反射鏡是平面鏡，稱為平面腔；如果反射鏡是球 ? 對于兩個反射鏡，要求其中一個能全反射，如 M1的反射系數(shù) r=1；另一個為部分反射，如 M2r1 ? ② 30 3．光學(xué)諧振腔 ? 圖 38 光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu) 31 3．光學(xué)諧振腔 ? 圖 39 激光器示意圖 32 3．光學(xué)諧振腔 ? 綜合上述分析可知，要構(gòu)成一個激光器，必須具備以下三個組成部分：工作物質(zhì)、泵浦源和光學(xué)諧振腔。 ? 諧振腔內(nèi)損耗的大小用平均衰減系數(shù) α表示為 21iri1ln21rrl???? ????34 4．激光器的參量 （ 2 ? 激活物質(zhì)的放大作用用增益系數(shù) G ? G表示光通過單位長度的激活物質(zhì)之后，光強增 35 4．激光器的參量 ? 圖 310 激活物質(zhì)的放大作用 36 4．激光器的參量 （ 3 ? 將激光器能產(chǎn)生激光振蕩的最低限度稱為激光器的閾 ? 閾值條件為 ? 其中 Gt ? 激光器的閾值條件只決定于光學(xué)諧振腔的固有損耗。 （ 3 （ 4）光源的譜線寬度窄。 42 1．半導(dǎo)體激光器（ LD）的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 圖 311 半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖 43 1．半導(dǎo)體激光器（ LD）的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 圖 312 InGaAsP雙異質(zhì)結(jié)條形激光器示意圖 44 1．半導(dǎo)體激光器（ LD）的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 半導(dǎo)體的能帶分布。 ④ PN結(jié)外加正偏壓后的能帶分布以及激光的產(chǎn)生。 Ⅲ PN結(jié)外加正偏壓后的能帶分布。 ? 52 2．半導(dǎo)體激光器的工作特性 ? 圖 318 激光器輸出特性曲線 53 2．半導(dǎo)體激光器的工作特性 （ 2 ? 半導(dǎo)體激光器的光譜隨著激勵電流的變化而變化。 ? 它是在異質(zhì)結(jié)激光器具有光放大作用的有源層附近， ? 這種激光器又可分為分布反饋激光器（ DFB）及分布布拉格反射激光器兩種，這兩種激光器的工作原理都 ? 布拉格反射是指當(dāng)光波入射到兩種不同介質(zhì)的交界面時，能夠產(chǎn)生周期性的反射，把這種反射稱為布拉格反射。但其閾值電流要比 DFB 63 分布反饋半導(dǎo)體激光器 ? 圖 323 DBR半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu) 64 量子阱半導(dǎo)體激光器 ? 量子阱激光器與一般雙異質(zhì)結(jié)激光器類似，只是有源 ? 理論分析表明，當(dāng)有源區(qū)的厚度非常小時，則在有源層與兩邊相鄰層的能帶將出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象，在有源區(qū)的異質(zhì)結(jié)將產(chǎn)生一個勢能阱，因此將產(chǎn)生這種量子效 ? 結(jié)構(gòu)中這種“阱”的作用使得電子和空穴被限制在極薄的有源區(qū)內(nèi)，因此有源區(qū)內(nèi)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的濃度很高。 gcgcEhchEf???71 光纖通信中常用的半導(dǎo)體光電檢測器 1． PIN光電二極管 2． APD雪崩光電二極管 72 1． PIN光電二極管 ? 圖 326 PIN光電二極管能帶圖 73 1． PIN光電二極管 ? 圖 327 PIN光電二極管結(jié)構(gòu)示意圖 74 2． APD雪崩光電二極管 ? 如果能使電信號進(jìn)入放大器之前，先在光電二極管內(nèi)部進(jìn)行放大，這就引出了一種另外類型的光電二極管，即雪崩光電二極管，又稱 APD（ Avalanche Photo Diode ? 它不但具有光 /電轉(zhuǎn)換作用，而且具有內(nèi)部放大作用，其內(nèi)部放大作用是靠管子內(nèi)部的雪崩倍 75 2． APD雪崩光電二極管 ? （ 1）
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