（精）第5章 光源与光发送机.pptVIP

概 述 光源的两种类型 常用的两种半导体光源，分别是：半导体发光二极管(简称为发光管)和半 导体激光二极管(简称为激光管或激光器)。 光发送机 为了实现光的调制或电光变换，在实际系统中总是将光源、驱动电路及 其辅助电路构成一体，形成所谓的光发送机。 本章内容 光源结构、基本工作原理及其工作特性；光调制的基本原理、光发送机 的构成、光发送机的工作原理及光发送机的主要技术指标。 5.1半导体光源的物理基础 4.小结 实际物质中，三种现象有可能同时存在，为了使物质材料 成为发光物质(光源)，就应该使自发辐射或受激辐射占据优 势。同样，为了构成光电检测器，就应该使受激吸收占据 优势。 5.2半导体光源的工作原理 5.2半导体光源的工作原理 一种改变纵模选择性的方法是采用不同频率的选择反馈 机理，即谐振腔对不同频率具有不同的损耗。为了实现频率 选择反馈，目前常常使用分布反馈和耦合腔机理。 分布反馈机理激光二极管 耦合腔激光二极管 量子阱激光二极管 波长可调谐单频激光二极管 5.3光源的工作特性 2.光谱特性 谱线宽度 ：定义为光强度下降到最大值一半时对应的波长宽度。 有时也称为半幅全宽。 LED的典型峰值工作波长为0.85um、1.31um、1.55um； 峰值工作波长 其中 是导带底与价带顶能量差； 谱线宽度越大，与波长相关的色散就越大，系统信号速率越低； 5.3光源的工作特性 LED的3dB电调制带宽的性质： 外部电路的时间常数RC越大，3dB带宽就越小； 平均发送光功率越大，3dB带宽越小； 3dB带宽越小，可驱动的信号容量就越小； LED的调制带宽一般在100MHz以下； 因此LED一般用于低速光纤通信系统。 5.3光源的工作特性 5.3.3 光源的主要技术指标及简易检测 1.光源的主要技术指标 参见书上表5-1。 2.光源器件的简易检测 利用万用表的高阻抗档测试PN结的正反向电阻； PN结不正常的器件肯定不能正常工作； PN结正常器件的其他特性不一定正常； 5.5驱动电路和辅助电路 5.5.2 辅助电路 1.自动功率控制电路 分为普通电参数控制电路和光电反馈控制电路。 2.自动温度控制电路 5.4光发送机 * 5.4光发送机 概述 在光纤通信系统中，光发送机的主要作用是以电路的方式完成电光变换 作用，即完成光信号的调制功能。因此，光发送机在整个系统中具有十 分重要的地位。 5.4.1 光调制原理 1.光调制方式分类 (1)按照光源与调制信号的关系分类 分为：直接调制方式和外部(间接)调制方式。 直接调制方式：是指直接将调制信号施加在光源上完成光源参数的调 制过程。特点是电路简单、经济，目前广泛采用，但无法进一步提高速 率。外部调制方式：是指通过外部调制器来完成光源参数的调制过程。 具有极高的调制速率，但需要外部调制器，可用于相干光纤通信系统。 * 5.4光发送机 (2)按照已调制信号的性质分类 分为模拟调制方式和数字调制方式。 模拟调制方式是指已调制信号属于模拟信号，主要包括强度调制方式、 振幅调制方式、双边带抑制载波调制方式、单边带调制方式、残余边带 调制方式。 数字调制方式是指已调制信号属于数字信号，这种调制方式主要包括幅 移键控(ASK)调制方式、频移键控(FSK)调制方式、相移键控(PSK)调制 方式等。 2.已调制信号表达式 用电场表示的强度调制的已调信号表达式为： 式中： 为与发送功率有关的正常数； 为调制系数； 为归一化幅度的 调制信号波形； 为光载波角频率， 为初相位。这种调制属于模拟调制方式。 * 5.4光发送机 5.4.2 光发送机的构成及指标 1.光发送机构成 光发送机主要由光源、驱动电路及辅助电路等构成，驱动电路的主要作用 是为光源提供要求的驱动电流；光源的主要作用是完成电光变换(光调制)； 辅助电路主要完成自动功率控制、自动温度控制及光源保护等功能。 2.光发送机的主要指标 (1)平均发送光功率及其稳定度 平均发送光功率又称为平均输出光功率，通常是指光源尾巴光纤的平均 输出光功率。 平均发送光功率稳定度是指在环境温度变化或器件老化过程中平均发送 光功率的相对变化量。一般要求小于5%。 (2)消光比 又称通断比，定义为最大平均发送光功率与最小平均发送光功率之比，通 常用符号EX表示，一般要求EX大于等于10或者10dB，否则会影响接收机的灵敏度。 * 5.5驱动电路和辅助电路 * 5.5驱动电路和辅助电路 5.5.1 驱动电路 1.对驱动电路的要求 在光源器件选择确定后，光发送机的工作性能主要取决于驱动电路的优劣了。一般地，一个优良的驱动电路应该满足以下条件： (1)能够提供较大的