CH4-1 光端机.ppt

主要内容 光发射机概述 光发射机基本组成 光发射机的调制特性 调制电路与自动功率控制电路 温度特性与自动温度控制 1. 光发射机概述 数字光发射机的功能: ?电端机输出的数字基带电信号转换为光信号 ?用耦合技术注入光纤线路 ?用数字电信号对光源进行调制 ?调制分为直接调制和外调制两种方式 受调制的光源特性参数有： 功率、 幅度、频率和相位 2.光发射机基本组成 2.光发射机基本组成 2.光发射机基本组成 2.光发射机基本组成 2.光发射机基本组成 2.光发射机基本组成 3. 光发射机的调制特性 3. 光发射机的调制特性 3. 光发射机的调制特性 3. 光发射机的调制特性 3. 光发射机的调制特性 3. 光发射机的调制特性 3. 光发射机的调制特性 4.调制电路与自动功率控制电路 数字信号调制电路应采用电流开关电路， 最常用的是共发射极驱动电路和差分电流开关电路。  ? 5.温度特性与自动温度控制 1. 激光器的温度特性 激光器的温度特性在3.1节已经讨论过，温度对激光器输出光功率的影响主要通过阈值电流Ith和外微分量子效率ηd产生。 图4.10(a)和(b)分别示出温度通过阈值电流和外微分量子效率引起的输出光脉冲的变化： ?温度升高，阈值电流增加 ? 外微分量子效率减小，输出光脉冲幅度下降 ?温度对输出光脉冲会产生 “结发热效应”。 5.温度特性与自动温度控制 5.温度特性与自动温度控制 5.温度特性与自动温度控制 “结发热效应”将引起调制失真。  与调制速率对激光器瞬态特性的影响相反，低调制速率的“结发热效应”更加明显。 这是因为随着调制速率的提高，码元时间间隔缩短，使结区温度来不及发生变化。 5.温度特性与自动温度控制 2. 自动温度控制 半导体光源的输出特性受温度影响很大，特别是长波长半导体激光器对温度更加敏感。为保证输出特性的稳定，对激光器进行温度控制是十分必要的。 5.温度特性与自动温度控制 目前，微致冷大多采用半导体致冷器，它是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的电偶来实现致冷的。 用若干对电偶串联或并联组成的温差电功能器件，温度控制范围可达 30~40 ℃。 为提高致冷效率和温度控制精度，把致冷器和热敏电阻封装在激光器管壳内，温度控制精度可达±0.5 ℃，从而使激光器输出平均功率和发射波长保持恒定，避免调制失真。 * * 输出光信号 p I t Iin 输入电信号 p I （a） LED数字调制原理 输出光信号 输入电信号 Iin Ith Ib (b) LD的数字调制原理 ? 当激光器的驱动电流大于阈值电流Ith时， 输出光功率P和驱动电流I基本上是线性关系 ?输出光功率和输入电流成正比，输出光信号反映输入电信号 输入接口 线路编码 调制电路 光源 控制电路 电信号输入 光信号输出 图 4.2 数字光发射机方框图 1. 光源 对通信用光源的要求如下  (1) 发射的光波长应和光纤低损耗”窗口”一致，即中心波长应在0.85μm、1.31μm和1.55μm附近。光谱单色性要好，即谱线宽度要窄，以减小光纤色散对带宽的限制。 (2) 电/光转换效率要高，即要求在足够低的驱动电流下，有足够大而稳定的输出光功率，且线性良好。发射光束的方向性要好，即远场的辐射角要小，以利于提高光源与光纤之间的耦合效率。 (3) 允许的调制速率要高或响应速度要快，以满足系统的大传输容量的要求。 (4) 器件应能在常温下以连续波方式工作，要求温度稳定性好，可靠性高，寿命长。 (5) 此外，要求器件体积小，重量轻，安装使用方便，价格便宜。 2. 调制电路和控制电路 直接光强调制的数字光发射机主要电路有:调制电路、控制电路和线路编码电路 采用激光器作光源时，还有偏置电路 对调制电路和控制电路的要求如下：  (1) 输出光脉冲的通断比(全“1”码平均光功率和全“0”码平均光功率的比值，或消光比的倒数)应大于10，以保证足够的光接收信噪比。  (2) 输出光脉冲的宽度应远大于开通延迟(电光延迟)时间， 光脉冲的上升时间、下降时间和开通延迟时间应足够短，以便在高速率调制下，输出的光脉冲能准确再现输入电脉冲的波形。 (3) 对激光器应施加足够的偏置电流，以便抑制在较高速率调制下可能出现的张弛振荡，保证发射机正常工作。  (4) 应采用自动功率控制(APC)和自动温度控制(ATC)， 以保证输出光功率有足够的稳定性。 3. 线路编码电路 电端机输出的数字信号是适合电缆传输的双极性码，而光源不能发射负脉冲， 要变换为适合于光纤传输的单极性码。 半导体激光器是光纤通信的理想光源，但在高速脉冲调制下，其瞬态特性仍会出现许多复杂现象，如常见的电光延