【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、輸出光功率及峰值工作波長(zhǎng)影響較大。為了降低溫度對(duì) LD的影響，可以選擇溫度特性優(yōu)異的新型 LD，或外加自動(dòng)溫度控制電路。 533 光源的主要技術(shù)指標(biāo) 及簡(jiǎn)易測(cè)試 光源的主要技術(shù)指標(biāo) 見表 51，注意“正向壓降”，這是一個(gè)可以簡(jiǎn)易測(cè)試的技術(shù)指標(biāo)。在家用遙控器中有 1—3個(gè) LED，用數(shù)字表的二極管檔測(cè)量，約 。 (表中是 ) 注意表中 LED的閾值電流項(xiàng)是空白的，即 LED無閾值電流。 光源器件的簡(jiǎn)易測(cè)試 在只有指針式萬用表的情況下，用高阻檔測(cè)試光源器件 PN結(jié)的正反向電阻，若正向電阻小于 20K，反向電阻大于500K，可認(rèn)為基本正常，但不能保證其他特性都正常。 PN結(jié)的正反向電阻不正常的光源器件則肯定是不好用的。（教材上說，因?yàn)閿?shù)字式萬用表電壓較高，容易擊穿 PN結(jié)，這種說法沒有根據(jù)。） 54 光發(fā)送機(jī) 光發(fā)送機(jī)的主要作用是以電路的方式完成電 /光變換， 即完成光信號(hào)的調(diào)制功能，在整個(gè)系統(tǒng)中具有十分重要的作用。 541 光調(diào)制原理 光調(diào)制方式分類 （ 1）按光源與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系分類 直接調(diào)制方式：是指直接將調(diào)制信號(hào)施加在光源上來完成光源參數(shù)的調(diào)制過程，具有調(diào)制電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛采用，但調(diào)制速率比較低。 外部（間接）調(diào)制方式：是指通過外部調(diào)制器來完成光源參數(shù)的調(diào)制過程，具有極高的調(diào)制速率，但要一個(gè)專門的外部調(diào)制器，目前在新型系統(tǒng)中應(yīng)用。 （ 2）按已調(diào)制信號(hào)的性質(zhì)分類 分為模擬調(diào)制方式和數(shù)字調(diào)制方式。 模擬調(diào)制方式是指已調(diào)制信號(hào)屬于模擬信號(hào)，主要包括強(qiáng)度調(diào)制（ IM）、振幅調(diào)制（ AM）、雙邊帶抑制載波（ DSB/SC）、單邊帶（ SSB）及殘余邊帶（ VSB）調(diào)制方式。 數(shù)字調(diào)制方式是指已調(diào)制信號(hào)屬于數(shù)字信號(hào)，主要包括幅移鍵控（ ASK）、頻移鍵控（ FSK）和相移鍵控（ PSK）調(diào)制方式。 542 光發(fā)送機(jī)的構(gòu)成及指標(biāo) 光發(fā)送機(jī)構(gòu)成 驅(qū)動(dòng)電路 光源 輔助電路 驅(qū)動(dòng)電路的主要作用是為光源提供要求的驅(qū)動(dòng)電流；光源的主要作用是完成電光變換（光調(diào)制）；輔助電路主要完成自動(dòng)功率控制（ APC）、自動(dòng)溫度控制（ ATC）和光源保護(hù)等功能。 光發(fā)送機(jī)的主要指標(biāo) （ 1）平均發(fā)送光功率及其穩(wěn)定度 平均發(fā)送光功率是指光源尾巴光纖（尾纖）的平均輸出光功率。 穩(wěn)定度是指在溫度變化或器件老化過程中平均發(fā)送光功率的相對(duì)變化量，要求小于 5%。 （ 2）消光比 定義為最大平均發(fā)送光功率與最小平均發(fā)送光功率之比。 EX=最大平均發(fā)送光功率 /最小平均發(fā)送光功率。 一般要求 EX不小于 10。 （消光比也叫通斷比。） 55 驅(qū)動(dòng)電路和輔助電路 551 驅(qū)動(dòng)電路 對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求 （ 1）能夠提供較大的、穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電流； （ 2）有足夠快的響應(yīng)速度，最好大于光源的驅(qū)動(dòng)速度； （ 3）保證光源具有穩(wěn)定的輸出特性。 驅(qū)動(dòng)電路的工作原理 共發(fā)射極驅(qū)動(dòng)電路是最簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路，一共只有六個(gè)元件（一個(gè) NPN型三極管、一個(gè) LED、三個(gè)電阻和一個(gè)電容）。 誰能把電路圖畫出來？ 問 ：（ 1） 什么情況下 LED發(fā)光？ （ 2）如果還要精簡(jiǎn)電路，應(yīng)該 如何操作？ 552 輔助電路 為了保證長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠的工作，光發(fā)送機(jī)還設(shè)置了其他輔助電路。 自動(dòng)功率控制（ APC）電路 LD的閾值電流及 PI特性曲線斜率會(huì)隨著溫度的變化和老化效應(yīng)而發(fā)生較大的變化，導(dǎo)致 LD發(fā)送光功率發(fā)生波動(dòng)。如果沒有 APC，某些器件的波動(dòng)在 65%以上必須設(shè)置 APC電路。 自動(dòng)溫度控制（ ATC）電路 LD的輸出特性與溫度有密切的關(guān)系。為了保證光發(fā)送器有穩(wěn)定的輸出特性，對(duì) LD的工作溫度必須進(jìn)行控制，而且對(duì)LD的溫度控制也是保護(hù) LD的一項(xiàng)關(guān)鍵措施。 第六章 光電檢測(cè)器 與光接收機(jī) 光電檢測(cè)器（光電檢波器或光波探測(cè)器）是光纖通信系統(tǒng)的一個(gè)核心器件。借助于光電檢測(cè)器可以完成光 /電變換。為了實(shí)現(xiàn)光的解調(diào)或光 /電變換，在實(shí)際系統(tǒng)中還要將光電檢測(cè)器、放大電路、均衡濾波電路、自動(dòng)增益控制（ AGC）電路及其他電路構(gòu)成一體，形成光接收機(jī)。 61 光電檢測(cè)器 PIN光電二極管或 PIN光電檢測(cè)器：主要應(yīng)用于短距離、小容量的光纖通信系統(tǒng)中。 雪崩光電二極管（ APD）或雪崩光電檢測(cè)器：主要應(yīng)用于長(zhǎng)距離、大容量的光纖通信系統(tǒng)中。 61 –1 PIN光電二極管 PIN光電二極管的結(jié)構(gòu) 有 P區(qū)（空穴型半導(dǎo)體材料區(qū)）、 I區(qū)（本征半導(dǎo)體材料區(qū)）、 N區(qū)（電子型半導(dǎo)體材料區(qū)）三個(gè) 區(qū)組成，采用反向偏置應(yīng)用形式（可以提高光 /電變換效率和響應(yīng)速度）。 PIN光電二極管的工作原理 當(dāng)光照射到 PIN光電二極管的光敏面上時(shí)，會(huì)在整個(gè)耗盡區(qū)（高場(chǎng)區(qū)）及附近產(chǎn)生受激輻射現(xiàn)象，從而產(chǎn)生電子空穴對(duì)，在外加電場(chǎng)的作用下，在閉合的外電路中產(chǎn)生“光電流” ,從而完成光 /電變換。 612 雪崩光電二極管（ APD） APD利用光生載流子在其耗盡區(qū)（高場(chǎng)區(qū)）內(nèi)的碰撞電離效應(yīng)而獲得光生電流的雪崩倍增。由于一個(gè)光接收系統(tǒng)的噪聲主要來源于前置放大器的熱噪聲， APD的這種內(nèi)部電流增益提供了一種提高系統(tǒng)信噪比的方法。 62 光電檢測(cè)器的特性指標(biāo) 621 光電檢測(cè)器的工作特性 響應(yīng)度 在一定波長(zhǎng)的光照射下，光電檢測(cè)器的 平均輸出電流與入射的平均功率之比，一般在 。 量子效率 響應(yīng)度是器件在外部電路中呈現(xiàn)的宏觀靈敏特性，而量子效率是器件在內(nèi)部呈現(xiàn)的微觀靈敏特性，定義為通過結(jié)區(qū)的載流子數(shù)與入射的光子數(shù)之比。 響應(yīng)速度 即光電轉(zhuǎn)換速度。光電二極管要具有快速響應(yīng)的特性，在結(jié)構(gòu)上首先要減薄零場(chǎng)區(qū)，其次是減小結(jié)電容。采用同軸封裝和微帶結(jié)構(gòu)以減小管殼電容，可以進(jìn)一步提高響應(yīng)速度。 暗電流 沒有入射光時(shí)，光電二極管輸出的電流，類似于晶體管的穿透電流，越小越好。由于倍增作用， APD的暗電流比PINPD大得多。溫度上升，暗電流會(huì)急劇增加。 622 光電檢測(cè)器的典型指標(biāo)及簡(jiǎn)易測(cè)試 在不同波長(zhǎng)的光纖通信系統(tǒng)中，使用不同的光電檢測(cè)器，短波長(zhǎng)的光纖通信系統(tǒng)中多用APD，而長(zhǎng)波長(zhǎng)的光纖通信系統(tǒng)中多用 PINPD，因?yàn)?APD的附加噪聲太大。 可以用測(cè)試二極管 PN結(jié)的方法，簡(jiǎn)易測(cè)試光電檢測(cè)器， PN結(jié)好的光電檢測(cè)器不能保證其他性能都好，但 PN結(jié)不好的光電檢測(cè)器肯定不好用。 63 光接收機(jī) 631 光解調(diào)原理 光解調(diào)（檢測(cè)）方式有兩類：非相干檢測(cè)和相干檢測(cè)。 非相干檢測(cè)方式 非相干檢測(cè)方式就是直接功率檢測(cè)方式，是通過光電二極管直接將接收的光信號(hào)恢復(fù)成基本調(diào)制信號(hào)的過程。 光電檢測(cè)器 低通濾波器 通過光電檢測(cè)器和低通濾波器組成一個(gè)包絡(luò)檢測(cè)器，將光載波包絡(luò)（即基本調(diào)制信號(hào)）恢復(fù)出來。 相干檢測(cè)方式 類似于收音機(jī)和電視機(jī)中的超外差接收，首先接收光信號(hào)與一個(gè)光本地振蕩器在光混頻器中混頻后，再被光電檢測(cè)器變換成一定要求的電信號(hào)。 混頻器 光電檢測(cè)器 本地振蕩器 632 光接收機(jī)的構(gòu)成與指標(biāo) 光接收機(jī)的構(gòu)成 在實(shí)用的直接功率檢測(cè)光接收機(jī)中，光電檢測(cè)器直接從接收光信號(hào)中將基本調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來。 光電檢測(cè)器 前置放大器 功率放大器 均衡濾波器 再生器 高壓變換器 AGC電路 前置放大器的主要作用是低噪聲放大； 功率放大器的主要作用是把信號(hào)放大到適合再生的幅度；均衡濾波器的作用是低通濾波和消除碼間干擾；再生的作用是把接收的信號(hào)恢復(fù)成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)； AGC電路的作用是穩(wěn)定輸出信號(hào)的幅度；高壓變換器的作用是為 APD提供合適的高壓，同時(shí)也有 AGC作用。 光接收機(jī)指標(biāo) （ 1）光接收機(jī)靈敏度 是指在一定誤碼率和信噪比條件下光接收機(jī)需要接收的最小平均光功率。 （ 2）光接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍 是指在一定誤碼率和信噪比條件下光接收機(jī)允許的平均光功率的變化范圍。 為了獲得較大的動(dòng)態(tài)范圍，又要不損害靈敏度，最好的方法是引入 AGC電路和 /或倍增因子控制電路。 64 光接收機(jī)的噪聲 光接收機(jī)的噪聲大小對(duì)系統(tǒng)性能有決定性的影響。 出現(xiàn)在光接收機(jī)輸出端的的噪聲非常多，有光電檢測(cè)器噪聲、光接收機(jī)噪聲、傳輸介質(zhì)噪聲及光發(fā)送機(jī)噪聲。 641 光接收機(jī)的噪聲源 光電檢測(cè)器噪聲 包括光檢測(cè)噪聲（與信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)）、暗電流噪聲及背景輻射噪聲。 暗電流噪聲和背景輻射噪聲與靈敏度有關(guān)。 光檢測(cè)噪聲屬于光量子噪聲，是固有的， APD的光檢測(cè)噪聲遠(yuǎn)大于 PINPD。 放大器的噪聲 在光接收機(jī)的設(shè)計(jì)中，前置放大器的主要作用是低噪聲放大，即盡可能地減小放大器本身的噪聲，同時(shí)滿足帶寬和動(dòng)態(tài)范圍 的要求。 從低噪聲角度出發(fā)，前置放大器的第一級(jí)采用共射極（或共源極）是公認(rèn)的，共射極（或共源極）電路的噪聲很小，但放大倍數(shù)也小。 65 光接收機(jī)的靈敏度 651 數(shù)字光接收機(jī)的誤碼率 數(shù)字光信號(hào)一般表示為有光“ 1”，無光“ 0”，當(dāng)然也可以相反。 由于種種原因（主要是傳輸時(shí)信號(hào)發(fā)生畸變），以致在再生中繼時(shí)出現(xiàn)誤判， “ 1”判為“ 0”或者“ 0”判為“ 1”。誤判的碼數(shù)與傳輸總碼數(shù)之比稱為誤碼率。 誤碼是隨機(jī)的，也是固有的，誤碼率是一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值，只能用概率論來分析計(jì)算。 誤碼率的大小最終決定系統(tǒng)質(zhì)量，所以各種系統(tǒng)對(duì)誤碼率都有規(guī)定，不能大于某一個(gè)值。在規(guī)定誤碼率的條件下討論光接收機(jī)的靈敏度才有意義。 654 影響光接收機(jī)靈敏度 的主要因素 輸入和輸出信號(hào)波形 光接收機(jī)