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E-mail:shenjh@njupt.edu.cn 4.1 光发射机 光源 光源的调制方式 调制方式： 直接调制 间接调制（外调制） 一、直接调制的特点： 将要传送的信息转变为电流信号注入LD或LED 调制后的光波振幅的平方比例于调制信号（强度调制） 简单、经济、容易实现 响应带宽有限（~2.5Gb/s） 引入调制啁啾（线性调频问题） 激光二极管的啁啾(Chirp)特性：在直接调制激 光二极管时，不仅输出光功率随调制电流发生变 化，而且光的频率也会发生波动，即在幅度调制 的同时还受到频率调制。 带有频率啁啾的信号在单模光纤中传播时，在色 散作用下，将增大非线性失真。 随着调制速率增加，啁啾现象愈加严重。 解决办法：采用外部调制器。 、外调制 将调制信号控制激光器后接的外调制器，利用调制器的电光、声光等物理效应使其输出光的强度等参数随信号而变。 调制信号啁啾小。 外调制器以LN电光调制和EA电致吸收为主。 半导体激光器的瞬态性质 半导体激光器具有电光转换效率高、响应速度快、可以进行直接调制的优点，被视为光纤通信中的理想光源。但在对半导体激光器进行脉冲调制时，激光器往往呈现出复杂的动态性质——光电瞬态响应。 加大偏置电流使其逼近激光器阈值，可以大大减小电光延 迟时间，同时使张驰振荡得到一定程度的抑制. 偏置于阈值附近，较小的调制脉冲电流即可得到足够的输 出光脉冲，从而可大大减小码型效应和结发热效应的影响 另一方面，加大直流偏置电流将会使光信号消光比(EX) 恶化，光源消光比将直接影响接收机灵敏度. 实验发现，异质结激光器的散粒噪声在阈值处出现最大 值，因此偏置电流不能正好偏置在阈值处. 调制电流幅度Im的选择，应根据激光器的P-I曲线，既要 有足够的输出光脉冲幅度，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，则Im的选择应避开 自脉动发生的区域. 珀尔帖效应（Peltier Effect） 线路编码 从PCM设备（电端机）送来的电信号是适合PCM传输的码型，为HDB3码或CMI码。信号进入光发送机后，首先进入输入接口电路，进行信道编码，变成由“0”和“1”码组成的不归零码（NRZ）。然后在码型变换电路中进行码型变换，变换成适合于光线路传输的mBnB码或插入码，再送入光发送电路，将电信号变换成光信号，送入光纤传输。 HDB3码：三阶高密度双极性码 CMI（Coded Mark Inversion）码是传号反转码的简称，与双相码类似，它也是一种双极性二电平码。其编码规则是“1”码交替用“11”和“00”两位码表示；“0”码固定地用“01”表示。 信道编码 RZ 编码（Return-to-zero Code），即归零编码。 在 RZ 编码中，正电平代表逻辑 1，负电平代表逻辑 0，并且，每传输完一位数据，信号返回到零电平，也就是说，信号线上会出现 3 种电平：正电平、负电平、零电平：因为每位传输之后都要归零，所以接受者只要在信号归零后采样即可，这样就不再需要单独的时钟信号。实际上， RZ 编码就是相当于把时钟信号用归零编码放在了数据之内。这样的信号也叫做自同步（self-clocking）信号。 这样虽然省了时钟数据线，但是还是有缺点的，因为在 RZ 编码中，大部分的数据带宽，都用来传输“归零”而浪费掉了。 那么，我们去掉这个归零步骤，NRZ 编码（Non-return-to-zero Code）就出现了，和 RZ 的区别就是 NRZ 是不需要归零。 光检测器的选择：要视具体应用场合而定。 PIN光电二极管具有良好的光电转换线性度，不需要高的工作电压，响应速度快。 APD最大的优点是它具有载流子倍增效应，其探测灵敏度特别高，但需要较高的偏置电压和温度补偿电路。 从简化接收机电路考虑，一般情况下多喜欢采用PIN光电二极管作光探测器。 光接收机的噪声将影响信噪比SNR和通信质量。主要来自光探测器和（前置）放大器的噪声。分为两类：散粒噪声和热噪声。 眼图 是观测系统性能最直观、最简单的方法。误码率是最终结果，眼图可用于分析形成误码的原因。 形成：眼图就是随机信号在反复扫描过程中叠加在一起的综合反映。 眼图分析 1. 眼睛睁开最大处为最佳判决时刻 2. 眼睛垂直张开度表征噪声容限 3. 眼睛水平张开度减小表征时钟抖动增加 4. 眼皮厚度体现噪声大小 5. 非线性传输特性会产生眼图的不对称性。 光检测器是光接收机实现光/电转换的关键器件，其性能特别是响应度和噪声直接影响光接收机的灵敏度。 对光检测器的要求： 波长响应要和光纤低损耗窗口(0.85 μm、