光收發(fā)設(shè)備概述-全文預(yù)覽
【正文】 ? 在摻鉺光纖放大器中，輸入信號(hào)功率和輸出信號(hào)功率并不完全成正比關(guān)系，而是存在著飽和 ? 摻鉺光纖放大器的最大輸出功率常用 3dB飽和輸出功率來表示。 ? 倍增噪聲可以用過剩噪聲系數(shù) F（ G）來描述為 2222)(GgggGF????????84 光放大器 光放大器的分類 EDFA的結(jié)構(gòu)與工作原理 EDFA的主要特性參數(shù) 85 光放大器的分類 ? 從大的方面來分，光放大器主要包括半導(dǎo)體光放大器 ? 半導(dǎo)體光放大器（ SOA）是由半導(dǎo)體材料制成的，如果將半導(dǎo)體激光器兩端的反射去除，即變成沒有反饋的半導(dǎo)體行波光放大器，它能適合不同波長的光放大。 ? 在忽略暗電流影響條件下，它定義為 ? 一般 APD的倍增因子 G在 40～ 100之間。 ? ? 一個(gè)快速響應(yīng)的光電檢測(cè)器，它的響應(yīng)時(shí)間一定是短 ? 上面討論的響應(yīng)時(shí)間是從時(shí)域角度來看的，若從頻域 81 3．暗電流 ID ? 理想條件下，當(dāng)沒有光照射時(shí)，光電檢測(cè)器應(yīng)無光電流輸出。 ? 雪崩光電二極管隨使用的材料不同有幾種：Si—APD（工作在短波長區(qū)）； Ge—APD，InGaAs—APD等（工作在長波長區(qū)）。它是利用材料的光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光電 ? 目前在光纖通信系統(tǒng)中，常用的半導(dǎo)體光電檢測(cè)器有兩種，一種是 PIN光電二極管，另一種是APD雪崩光電二極管。而在 DFB激光器中， 62 分布反饋半導(dǎo)體激光器 2． DBR激光器 ? DBR激光器是將光柵刻在有源區(qū)的外面。 57 2．半導(dǎo)體激光器的工作特性 圖 321 激光器閾值電流隨溫度變化的曲線 58 2．半導(dǎo)體激光器的工作特性 （ 4 ? 半導(dǎo)體激光器是把電功率直接轉(zhuǎn)換成光功率的器件，衡量轉(zhuǎn)換效率的高低常用功率轉(zhuǎn)換效率 ? 激光器的功率轉(zhuǎn)換效率定義為輸出光功率與消耗的電功率之比，用 ηP表示。 49 1．半導(dǎo)體激光器（ LD）的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 圖 316 PN結(jié)形成后的能帶分布 50 1．半導(dǎo)體激光器（ LD）的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 圖 317 外加正偏壓后 PN結(jié)的能帶分布 51 2．半導(dǎo)體激光器的工作特性 （ 1 ? 對(duì)于半導(dǎo)體激光器，當(dāng)外加正向電流達(dá)到某一值時(shí)，輸出光功率將急劇增加，這時(shí)將產(chǎn)生激光振蕩，這個(gè)電流值稱為閾值電流，用 It表示。 Ⅰ PN結(jié)空間電荷區(qū)的形成。 ② P型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體的形成。 ? 在半導(dǎo)體激光器中，從光振蕩的形式上來看，主要有兩種方式構(gòu)成的激光器， –一種是用天然解理面形成的 FP腔（法布里 珀羅諧振腔），這種激光器稱為 FP腔激光器； –另一種是分布反饋型（ DFB）激光器。 （ 1）光源的發(fā)光波長應(yīng)符合目前光纖的三個(gè)低損耗窗口 ,即短波長波段的 、長波長波段的 。 ? 激活物質(zhì)和光學(xué)諧振腔是產(chǎn)生激光振蕩的必要條件。 29 3．光學(xué)諧振腔 ? ① 光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)。 ? 這種粒子數(shù)一反常態(tài)的分布，稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。 ② 受激過程中發(fā)射出來的光子與外來光子不僅頻率相同，而且相位、偏振方向和傳播方向都相同，因此稱它們是全同光子。 ② ③ hEEf 12 ??20 3．光和物質(zhì)的相互作用 ? 圖 35 原子的自發(fā)輻射 21 3．光和物質(zhì)的相互作用 （ 2 ? 物質(zhì)在外來光子的激發(fā)下，低能級(jí)上的電子吸收了外來光子的能量，而躍遷到高能級(jí)上，這個(gè)過程叫做受 ? ① 這個(gè)過程必須在外來光子的激發(fā)下才會(huì)產(chǎn)生，因此是 ② ③ 受激躍遷的過程不是放出能量，而是消耗外來光能。我們把這些分立的能量值稱為原子的不同能級(jí)。 15 2．費(fèi)米能級(jí) （ 1 ? 物質(zhì)是由原子組成的，而原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的。S，稱為普朗克常數(shù)； f是光波頻率。 光發(fā)送機(jī)的各部分功能 9 光接收機(jī)作用是將光纖傳輸后的幅度被衰減、波形產(chǎn)生畸變的、微弱的光信號(hào)變換為電信號(hào)，并對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大、整形、再生后，再生成與發(fā)送端相同的電信號(hào)，輸入到電接收端機(jī)，并且用自動(dòng)增益控制電路（ AGC）保證穩(wěn)定的輸出。 光發(fā)送機(jī)的各部分功能 8 （ 6）調(diào)制（驅(qū)動(dòng)）電路：完成電 /光變換任務(wù)。 （ 2）碼型變換：將 HDB3碼或 CMI碼變化為 NRZ碼。 除此之外，還要求電路盡量簡單、成本低、穩(wěn)定性好、光源壽命長等。 光發(fā)送機(jī) 4 （ 2）有較好的消光比 消光比的定義為全“ 1”碼平均發(fā)送光功率與全“ 0”碼平均發(fā)送光功率之比。光發(fā)送機(jī)完成 E/O轉(zhuǎn)換，光接收機(jī)完成 O/E轉(zhuǎn)換，光纖實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸，光中繼器延長通信距離。第 3章 光收發(fā)設(shè)備 光端機(jī)的基本概念 半導(dǎo)體光源 半導(dǎo)體光電檢測(cè)器 光放大器 無源光器件 1 光發(fā)送機(jī)與光接收機(jī)統(tǒng)稱為光端機(jī)。每一部光端機(jī)又包含光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)兩部分，通信距離長時(shí)還要加光中繼器。光源應(yīng)有合適的光功率輸出，一般為～ 5mW。 )dB(lg100011PPEXT ?5 （ 3）調(diào)制特性要好 所謂調(diào)制特性好，是指光源的 P?I曲線在使用范圍內(nèi)線性特性好，否則在調(diào)制后將產(chǎn)生非線性失真。 圖 32 數(shù)字光發(fā)送機(jī)原理方框圖 光發(fā)送機(jī)的基本組成 7 （ 1）均衡放大：補(bǔ)償由電纜傳輸所產(chǎn)生的衰減和畸變。 （ 5）時(shí)鐘提?。禾崛?PCM中的時(shí)鐘信號(hào)，供給其它電路使用。 （ 9）其他保護(hù)、監(jiān)測(cè)電路：如光源過流保護(hù)電路、無光告警電路、 LD偏流（壽命）告警等。 ? 目前用于光纖通信的光源包括半導(dǎo)體激光器（Laser Diode， LD）和半導(dǎo)體發(fā)光二極管（ Light Emitting Diode， LED 12 半導(dǎo)體光器件 激光器的物理基礎(chǔ) 激光器的工作原理 半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)、工作原理及工作特性 分布反饋半導(dǎo)體激光器 量子阱半導(dǎo)體激光器 13 激光器的物理基礎(chǔ) 1．光子的概念 2．費(fèi)米能級(jí) 3．光和物質(zhì)的相互作用 14 1．光子的概念 ? 光是由能量為 hf的光量子組成的，其中h= 1034J ? 光具有波、粒兩重性。 ? 這些所允許的能量值因軌道不同，都是一個(gè)個(gè)地分開的，即是不連
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