光收發(fā)設(shè)備概述-展示頁(yè)
2025-02-26 03:57本頁(yè)面
【正文】 構(gòu)成一個(gè)激光器，必須具備以下三個(gè)組成部分：工作物質(zhì)、泵浦源和光學(xué)諧振腔。 29 3．光學(xué)諧振腔 ? ① 光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)。 ? 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)。 ? 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。 ? 受激輻射是產(chǎn)生激光的關(guān)鍵。 ② 受激過(guò)程中發(fā)射出來(lái)的光子與外來(lái)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。由于這個(gè)過(guò)程是在外來(lái)光子的激發(fā)下產(chǎn)生的，因此叫做受激輻射。 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(lái)光子的激發(fā)下，低能級(jí)上的電子吸收了外來(lái)光子的能量，而躍遷到高能級(jí)上，這個(gè)過(guò)程叫做受 ? ① 這個(gè)過(guò)程必須在外來(lái)光子的激發(fā)下才會(huì)產(chǎn)生，因此是 ② ③ 受激躍遷的過(guò)程不是放出能量，而是消耗外來(lái)光能。 ? 在研究光與物質(zhì)的相互作用時(shí)，愛(ài)因斯坦指出，這里存在著三種不同的基本過(guò)程，即自發(fā)輻射、受激吸收以及受激輻射。我們把這些分立的能量值稱為原子的不同能級(jí)。由于在每一個(gè)軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，就相應(yīng)具有一定的電子能量，因此，電子運(yùn)動(dòng)的能量只能有某些允許的數(shù)值。 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。 ? 不同頻率的光子具有不同的能量。S，稱為普朗克常數(shù)； f是光波頻率。 光接收機(jī) 10 光接收機(jī) 圖 33 光接收機(jī)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(jī)的重要組成部件，其主要作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)送入光纖。 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。 （ 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)。 （ 4）擾碼：使信號(hào)達(dá)到“ 0”、“ 1”等概率出現(xiàn)，利于時(shí)鐘提取。 （ 2）碼型變換：將 HDB3碼或 CMI碼變化為 NRZ碼。如圖 32。 除此之外，還要求電路盡量簡(jiǎn)單、成本低、穩(wěn)定性好、光源壽命長(zhǎng)等。一般要求 EXT≥10dB。 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。對(duì)光發(fā)送機(jī)的要求： （ 1）有合適的輸出光功率 光發(fā)送機(jī)的輸出光功率，是指耦合進(jìn)光纖的功率，亦稱入纖功率。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(zhǎng)通信距離。 圖 31 光纖通信系統(tǒng)組成 光端機(jī)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(jī)。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(wú)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)。光端機(jī)位于電端機(jī)和光纖傳輸線路之間，如圖 31所示 。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(zhǎng)時(shí)還要加光中繼器。 光端機(jī)的基本概念 3 光發(fā)送機(jī)作用：是把從電端機(jī)送來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成光信號(hào)，并送入光纖線路進(jìn)行傳輸。光源應(yīng)有合適的光功率輸出，一般為～ 5mW。可用下式表示 （ 31） 式中， P11為全“ 1”碼時(shí)的平均光功率； P00為全“ 0”碼時(shí)的平均光功率。 )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。 光發(fā)送機(jī) 6 數(shù)字光發(fā)送機(jī)的基本組成包括均衡放大、碼型變換、復(fù)用、擾碼、時(shí)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(cè)和保護(hù)電路等。 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。 （ 3）復(fù)用：用一個(gè)大傳輸信道同時(shí)傳送多個(gè)低速信號(hào)的過(guò)程。 （ 5）時(shí)鐘提?。禾崛?PCM中的時(shí)鐘信號(hào)，供給其它電路使用。 （ 7）光源：產(chǎn)生作為光載波的光信號(hào)。 （ 9）其他保護(hù)、監(jiān)測(cè)電路：如光源過(guò)流保護(hù)電路、無(wú)光告警電路、 LD偏流（壽命）告警等。 光接收機(jī)中的關(guān)鍵器件是 半導(dǎo)體光檢測(cè)器 ，它和接收機(jī)中的 前置放大器 合稱 光接收機(jī)前端 。 ? 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 ? 人們將這些光量子稱為光子。 ? 光具有波、粒兩重性。 ? ? 電子在原子中圍繞原子核按一定軌道運(yùn)動(dòng)，而且只能有某些允許的軌道。 ? 這些所允許的能量值因軌道不同，都是一個(gè)個(gè)地分開(kāi)的，即是不連續(xù)的。 16 2．費(fèi)米能級(jí) （ 2 ? ? 電子占據(jù)能級(jí)的概率遵循費(fèi)米能級(jí)統(tǒng)計(jì)規(guī)律：在熱平衡條件下，能量為 E的能級(jí)被一個(gè)電子占據(jù)的概率為 ? 費(fèi)米統(tǒng)計(jì)規(guī)律是物質(zhì)粒子能級(jí)分布的基本規(guī)律，它反 TkEE feEf 0/)(11)(???17 ? 圖 34 費(fèi)米分布函數(shù)變化曲線 18 3．光和
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1