【正文】 耦合器 光源的調(diào)制方式 ? 光發(fā)射機由光源、調(diào)制器和信道耦合器組成。光信號是用電信號調(diào)制光載波產(chǎn)生的。 ? 調(diào)制方式： ? 直接調(diào)制 ：通過改變注入電流直接調(diào)制半導體光源的輸出。帶有啁啾。 ? 間接調(diào)制（外調(diào)制） ：增加一調(diào)制器，適于高速系統(tǒng)應用。 一、直接調(diào)制的特點： ? 將要傳送的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘栕⑷?LD或 LED ? 調(diào)制后的光波振幅的平方比例于調(diào)制信號（強度調(diào)制） ? 簡單、經(jīng)濟、容易實現(xiàn) ? 響應帶寬有限（ ~） ? 引入調(diào)制啁啾，影響通信系統(tǒng)性能 ? 加大偏置電流使其逼近激光器閾值，可以大大減小電光延遲時間，同時使 張馳振蕩 得到一定程度的抑制 . ? 偏置于閾值附近，較小的調(diào)制脈沖電流即可得到足夠的輸出光脈沖，從而可大大減小 碼型效應和結(jié)發(fā)熱效應 的影響 . ? 另一方面，加大直流偏置電流將會使光信號 消光比 (EX)惡化，光源消光比將直接影響接收機靈敏度 . ? 實驗發(fā)現(xiàn)，異質(zhì)結(jié)激光器的 散粒噪聲 在閾值處出現(xiàn)最大值，因此偏置電流不正好偏置在閾值處 . ? 調(diào)制電流幅度 Im的選擇，應根據(jù)激光器的 PI曲線，既要有足夠的輸出光脈沖幅度，又要考慮到光源的負擔。如果激光器在某些區(qū)域有自脈動現(xiàn)象發(fā)生，則 Im的選擇應避開 自脈動 發(fā)生的區(qū)域 . 二、數(shù)字直接調(diào)制中偏置電流和調(diào)制電流大小的選擇 信號輸入復用編碼 調(diào)制 光源 耦合器控制光纖 輸出光信號直接調(diào)制光發(fā)射機 三、外調(diào)制 ? 將調(diào)制信號控制激光器后接的外調(diào)制器，利用調(diào)制器的電光、聲光等物理效應使其輸出光的強度等參數(shù)隨信號而變。 ? 調(diào)制信號啁啾小。 ? 外調(diào)制器以 LN電光調(diào)制和 EA電致吸收為主。 ?調(diào)制前光載波的形式為： E(t)=Acos(?0t+?) 調(diào)制方式 ? 模擬通信可采用 調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相等 多種調(diào)制方式。采用數(shù)字調(diào)制時，相應地稱為 幅移鍵控（ ASK）、頻移鍵控（ FSK）、相移鍵控（ PSK） ； ? 信號只有兩種狀態(tài)的 ASK稱為 通斷鍵控（ OOK） ，這是當前的數(shù)字通信系統(tǒng)通常使用的格式，屬于 強度調(diào)制 直接檢測（ IMDD） 通信方式，是通信方式中 最簡單、最初級 的方式。 電場 振幅 載頻 相位 調(diào)制格式 ? 歸零碼 RZ：代表比特 1的光脈沖寬度比比特間隔窄，其振幅在比特周期結(jié)束前歸零。 ? 非歸零碼 NRZ：光脈沖在整個時隙內(nèi)保持不變，其振幅在兩個連續(xù)的比特 1之間不會降到零。占用帶寬較窄。 ? 當前，數(shù)字光纖通信以采用 NRZ碼為主。有關(guān)各種調(diào)制碼型的研究很多。 t t 0 0 0 1 1 1 RZ NRZ 光發(fā)射機的參數(shù) (1) ? 發(fā)送光功率 （ dBm） P=10 lg [ P(mW) / 1(mW)] ? 以 1mW為基準的、用分貝表示的功率。表示功率的絕對值。 功率 (mW) 100 10 2 1 功率 (dBm) +20 +10 +3 0 3 10 20 30 ? 光譜特性 ? 最大均方根 RMS寬度 ? 對于多縱模激光器和發(fā)光二極管 這樣的光能量比較分散的光源 ,采 用 ?來衡量光脈沖能量在頻域的集 中程度 . 單縱模的激光器 ,能量主要集中 在主模中 . ? 半高全寬 FWHM(3dB)寬度 ? 最大 20dB跌落寬度 光發(fā)射機的參數(shù) (2) ? 消光比 EX=10lg（最大平均發(fā)送光功率 /最小平均發(fā)送光功率）。一般要求 10dB。 ? 其它：最小邊模抑制比 (SMSR)：主縱模 (M1)的平均光功率與最顯著的邊模 (M2)的平均光功率之比的最低值。 SMSR=10lg（ M1/M2）。一般規(guī)定單縱模激光器的最小邊模抑制比為 30dB，即主縱模功率至少要比邊模大 1000倍以上。 光發(fā)射機的參數(shù) (3) 第四章 光源與光發(fā)送機 驅(qū)動電路與輔助電路 對驅(qū)動電路的要求： ? 能提供較大的穩(wěn)定的驅(qū)動電流； ? 足夠快的響應速度，最好大于光源的驅(qū)動速度； ? 保證光源具有穩(wěn)定的輸出特性。 驅(qū)動電路 1. 系統(tǒng)對光源的要求： (1)波長穩(wěn)定性要求 ? WDM系統(tǒng)對光源發(fā)射波長的穩(wěn)定性具有較高的要求； ? 波長的漂移將導致信道之間的串擾； ? 溫度變化 是波長漂移的主要因素。 (2)功率穩(wěn)定性要求 ? 某信道功率的漂移，不僅影響本信道的傳輸性能，而且通過 EDFA的瞬態(tài)效應影響其它信道的性能； ? 影響發(fā)射功率的因素： ? 管芯溫度： 溫度增加－－功率下降 ? 器件老化： 功率下降 輔助電路 2. 溫度控制和功率控制作用 就是消除溫度變化和器件老化影響 ,穩(wěn)定發(fā)射機性能，采取的穩(wěn)定方法有：溫度控制；自動功率控制 光發(fā)送機結(jié)構(gòu)框圖 窄線寬 DFB 激光器 EA(LN)調(diào)制器 精密 溫度控制 恒定 電流控制 10Gb/s 電壓驅(qū)動器 NRZ碼 3. 溫度控制： ?溫控電路通常由比例放大、 PID（ 比例 積分 微分）電路、 電流放大組成 ?控制精度達到 ?波長穩(wěn)定性達到 ?200MHz/24小時 激光器 導熱 制冷器 熱敏電阻 溫度控制電路 PD DFBLD組件 4. 自動功率控制（ APC） 由光檢測器來感應激光器后端面輻射光功率的變化，并與參考功率相比較，然后根據(jù)比較結(jié)果自動調(diào)整直流偏置電流，最終使光功率峰值保持為一個穩(wěn)定值。 激光器 導熱 制冷器 熱敏電阻 溫度控制電路 PD 自動功率控制（ APC） 電路 偏置電流 DFBLD組件 ： ? 光源慢啟動保護電路 ? 激光器反向沖擊電流保護電路 ? 激光器過流保護電路 ? 激光器關(guān)斷電路 本章小結(jié)（一） ? 半導體激光器和發(fā)光二極管是光通信中最常用的光源。 ? LED在應用中具有線路簡單、可靠、壽命長等優(yōu)點。它對應光的自發(fā)發(fā)射過程，是一種 非相干光源 。由于發(fā)射光譜線寬、方向性差、響應速度慢，所以 只適用于速率較低的通信系統(tǒng) 。 ? 在 高速大容量的光纖通信系統(tǒng)中主要采用半導體激光器作光源 。 LD是一種 閾值器件 ，只有當注入電流達到閾值電流后，激光器才開始激射。激光激射必須滿足以下條件： ? 有源區(qū)里產(chǎn)生足夠的 粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 分布； ? 在諧振腔里建立起 穩(wěn)定的振蕩 。 ? 半導體激光器的瞬態(tài)性質(zhì)直接影響調(diào)制光信號的質(zhì)量： ? 直接調(diào)制時，激光輸出與注入電脈沖之間存在 電光延遲 ； ? 激光器在瞬態(tài)過程中存在 張弛振蕩 ； ? 由于電光延遲現(xiàn)象，在電脈沖過后，載流子有一定的存儲時間，導致高速數(shù)字調(diào)制時出現(xiàn) 碼型效應 ； ? 由于激光器對溫度很靈敏及注入電流的熱效應，輸出光會出現(xiàn) 結(jié)發(fā)熱效應 ； ? 某些激光器在某些注入電流下還會出現(xiàn) 自脈動現(xiàn)象 。 ? 上述性質(zhì)是進行直接調(diào)制時選擇激光器驅(qū)動條件的依據(jù)。 ? 但在高速光纖通信系統(tǒng)中，常采用 外調(diào)制技術(shù) 。由于是在激光形成之后施加調(diào)制，所以不會影響激光器的輸出譜線。 本章小結(jié)（二）