光纤通信 第2版 教学课件 乔桂红 光纤通信课件04.ppt

第4章 光端机 学习本章目的和要求 第4章 光端机 第4章 光端机 4.1 光 发 送 机 4.1 光 发 送 机 4.1 光 发 送 机 4.1.1 光发送机的基本组成 4.1.1 光发送机的基本组成 4.1.1 光发送机的基本组成 4.1.1 光发送机的基本组成 4.1.1 光发送机的基本组成 4.1.1 光发送机的基本组成 4.1.2 光源的调制 4.1.2 光源的调制 4.1.2 光源的调制 4.1.2 光源的调制 4.1.2 光源的调制 4.1.2 光源的调制 4.1.2 光源的调制 4.1.3 自动功率控制和温度控制 4.1.3 自动功率控制和温度控制 4.1.3 自动功率控制和温度控制 4.1.3 自动功率控制和温度控制 4.1.3 自动功率控制和温度控制 4.1.3 自动功率控制和温度控制 4.1.4 光发送机的主要指标 4.2 数字光接收机 4.2.1 光接收机的基本组成 4.2.1 光接收机的基本组成 4.2.1 光接收机的基本组成 4.2.1 光接收机的基本组成 4.2.1 光接收机的基本组成 4.2.1 光接收机的基本组成 4.2.2 光接收机的噪声特性 4.2.2 光接收机的噪声特性 4.2.2 光接收机的噪声特性 4.2.2 光接收机的噪声特性 4.2.3 光接收机的主要指标 4.2.3 光接收机的主要指标 4.3 光中继器 4.3 光中继器 4.3 光中继器 4.3 光中继器 4.4 光线路编码 4.4 光线路编码 4.4 光线路编码 4.4 光线路编码 4.4 光线路编码 4.4 光线路编码 4.4 光线路编码 4.4 光线路编码 4.4 光线路编码 4.4 光线路编码 4.4 光线路编码 小结 小结 小结 1．光电检测器 利用光电二极管将经光纤传输过来的光信号变换为电信号送入前置放大器，对光电检测器的要求。 （1）在系统的工作波长上要有足够高的响应度。 （2）波长响应要和光纤的3个低损耗窗口。 （3）有足够高的响应速度和足够的工作带宽。 （4）产生的附加噪声要尽可能低，能够接收极微弱的光信号。 （5）光电转换线性好，保真度高。 （6）工作性能稳定，可靠性高，寿命长。 （7）功耗小，体积小，使用简便。 目前的光电检测器主要有半导体光电二极管（PIN-PD）、雪崩光电二极管（APD）和光电晶体管等。 2．放大器 光接收机的放大器包括前置放大器和主放大器两部分。 前置放大器应有较低的噪声、较宽的带宽和较高的增益，才能获得较高的信噪比。 前置放大器的噪声取决于放大器的类型，目前有3种类型的前置放大器可供选择：即低阻抗前置放大器、高阻抗前置放大器和跨阻抗前置放大器（或跨导前置放大器）。 跨阻抗放大器具有频带宽、噪声低的优点，而且其动态范围也比高阻抗前置放大器改善很多，因而，在高速率大容量的通信系统中广泛应用。 主放大器一般是多级放大器，它的功能主要是提供足够高的增益，把来自前置放大器的输出信号放大到判决电路所需的信号电平。并通过它实现自动增益控制（AGC），以使输入光信号在一定范围内变化时，输出电信号应保持恒定输出。 主放大器和AGC决定着光接收机的动态范围。 3．均衡器 对经过光纤线路传输、光/电转换和放大后已产生畸变(失真)和有码间干扰的电信号进行均衡补偿，使其变为码间干扰尽可能小的信号，以使输出信号的波形有利于判决再生电路的工作，以消除或减少码间干扰，减小误码率。 4．再生电路 再生电路的任务是把放大器输出的升余弦波形恢复成数字信号，它由判决器和时钟恢复电路组成。 5．自动增益控制 用反馈环路来控制主放大器的增益。当信号强时，则通过反馈环路使上述增益降低；当信号变弱，则通过反馈环路使上述增益提高，从而达到使送到判决器的信号稳定，以利于判决。 图4-9 自动增益控制电路原理框图 光接收机的噪声主要来自光接收机内部噪声：包括光电检测器的噪声和光接收机的电路噪声。 光电检测器的噪声包括量子噪声、暗电流噪声、漏电流噪声和APD的倍增噪声； 电路噪声主要是前置放大器的噪声。前置放大器的噪声包括电阻热噪声及晶体管组件内部噪声。 图4-10 接收机的噪声及其分布 1.量子噪声 当一个光电检测器受到外界光照，其光子激励而产生的光生载流子是随机的，从而导致输出电流的随机起伏，这就是量子噪声。 即使在理想的光检测器中，热噪声和暗电流噪声等于零，量子噪声也会伴