[彭]Fiber4-3光发射机.docVIP

§4.3 光发射机 教学回顾 光纤通信系统的三大组成部分？(发、传、收) 一、信息的发送 载波：光源 1、半导体光源的发光原理----自发、受激 2、类型及特点？ 二、具体光源 1、LED 2、LD 结构特点：F-P 性能：优缺点 3、组件 内容提要 §4.3.1光端机概述P132--133 光端机的类型、光发射机性能要求、光发射机组成组成； §4.3.2光源的调制 调制器的种类、信号的调制 P128-P132 §4.3.3光源与光纤的耦合P126—128 耦合效率η及分析、提高耦合效率η的方法 §4.3.1 光端机概述 一、光端机结构类型 光发射机-----光信号发送 光接收机-----光信号接收 光收、发一体机----中继器 二、光发射机概述 P132 1、对光发射机的性能要求 光源特性：波长λ、线宽Δλ1/2、P-I特性、寿命 调制特性：调制类型（内、外调制）；P-I曲线的线性度； 偏置电流I0的选择 输出特性：进纤功率 要求0.01-10mW；稳定性5%--10% ； 消光比EXT=（全0平均光功率）/（全1平均光功率） ≤0.1 2、光发射机的组成： 电信号输入设备+光源+调制器 光发射机外形 3、信号输入电路 p133 电路结构 均衡：信号调整、改善波形； 码型变换：信源码（HDB3、CMI、三值码、RZ）变换成NRZ（处理方便、抗干扰）满足技术要求； 加扰：破坏长“0”长“1” 时钟：收发的依据 编码：业务需要、改善性能 4、调制器类型： （1）调制概述 要实现光纤通信，必须解决待传输的信号怎样加载到光源的发射光束上，即需要将待传输的信号对光载波进行调制。 （2）类型 直接调制光发射机： ---电信号变化直接驱动光源功率----调制器隐含P132 间接（外）调制光发射机：外加调制器 P133 §4.3.2 光源的调制方法 P128 信号形式： 模拟信号 数字信号 调制方式：直接调制、间接（外）调制 光源类型：LD、LED 一、光源的直接调制 P128 调制方法：将待发送的信息电信号（数字信号）经过复用、编码等处理后，直接注入LD或LED，控制光源的驱动电路，使发光强度I随调制信号电流幅度的变化规律而变化。从而获得相应的已调光信号。是一种光强度调制 (Intensity Modulation) --------IM。 特点：电路简单、经济、易实现，是在光纤通信系统中最常采用的调制方法。 1、LED直接调制 P129 （1） LED模拟调制 模拟信号： 话音、视频等信号------正弦波代替 对光源进行调制：对LED进行模拟调制，调制负载线， P-I曲线。(LED无阈值 P-I曲线) 调制原理：连续变化的模拟信号电流叠加在直流偏置电流I0上。 注意事项：适当选择直流偏置电流I0的大小，可以减小光信号的非线性失真 模拟调制电路：是电流放大电路，最简单的模拟调制电路图。 （2） LED数字调制 P129 (LED无阈值 P-I曲线) 数字信号：话音、视频等的PCM编码------0、1 对光源进行调制：对LED进行数字调制，调制负载线， P-I曲线。 调制原理：数字信号电流开关。（偏置电流I0可以为0） 数字调制电路：是电流开关电路。 2、LD直接调制 数字激光LD发射机与LED相比，LD的调制问题要复杂得多，尤其在高速率调制系统中，驱动条件的选择、调制电路的形式和工艺、激光器的控制等都对调制性能影响很大。 （1）参数选择 LD偏置电流I0选择 选择直流工作点偏置电流I0时应考虑以下几方面： ①加大直流偏置I0可以减小电光延迟时间。 ②当偏置I0在阈值附近时，较小的调制脉冲电流就能得到足够的输出光脉冲，I0和I0+ Im 的值相差不大，从而可以减小码型效应和PN结发热效应的影响。通常I0+ Im的值=（1.2-1.3）Ith ③偏置电流太高，会使消光比恶化。 消光比： EXT=P1/P0=10lg(P1/P0)(dB) ④要适当地选取偏置电流I0和Im 典型实例 美国亚特兰大的44.7Mb／s光发射机激光器的直流偏置I0在90mA左右，其阈值电流Ith =100mA； 北京邮电大学的140Mb／s光发射机，激光器的直流偏置逼近阈值；高速数字光纤通信系统中，激光器偏置在阈值之上， I0 =118mA， Ith =108mA(减少电光延迟)。 调制电流幅度Im 的选择：P129 应根据激光器件的p-I曲线，既要有足够的输出光脉冲的幅度，又要考虑到光源的负担。 如果激光器在某些区域有自脉动现象发生，那么Im的选择，应避开自脉动发生的区域。 Im 的选择 （2）LD的调制特性 P129-130 LD直接