第3章第5节第3章第5节(889KB).ppt

* ● 放大器A5的输出信号比例于(Pmax-Pmin),即比例于光脉冲的幅度，A6作为电流源输出，控制调制电流的幅度（Im），维持激光器输出光脉冲的幅度恒定。 ● A1和A4的输出信号之差在A7形成，A7的输出信号比例于Pmin,A8作为电流源输出，控制偏置电流Ib，使Ib跟随阈值的变化，使激光器总是偏置在最佳位置。 * 4.模拟光发送机的驱动电路 直接强度调制模拟光发送机对光源的线性要求很高，而半导体激光器的线性较差，要设计复杂的非线性补偿电路。 在模拟调制系统中，光源输出特性(L—I曲线)的非线性会引起信号严重失真，在音频或视频信号调制时会产生谐波和互调失真及伴随的从调幅到调相的转换而导致的失真。 GaAlAs LED 的总谐波失真约为-30～-50dB；二次和三次谐波失真随Ib增大而减小，随调制频率提高而增大；互调失真(mωn±nωm)还要更大些，其中奇次互调失真往往落在信号频带内，影响最大。 * 在模拟系统中，对驱动电路的要求有两个： 第一是提供合适的工作点(偏置)及足够的信号驱动电流，以使光源能输出足够的功率； 第二是输出光功率的幅值和相位按输入信号变化，非线性失真小。 非线性失真的关键在LED本身。通常LED的线性并不很理想，其非线性失真为 －30～－50dB，因此在高质量要求的信号传输中(如TV传输)，需对LED的线性进行补偿。 * 图为共发射极互阻抗LED 模拟驱动电路。该电路由基极送入输入电压信号，并转换成集电极电流的变化。 使电路工作在A类状态，静态集电极电流即为LED的偏置电流，即 Ib=Im/m， Im为信号电流峰值，m为调制系数。设Im =24mA , m =0.8 ，Ib=30mA ： 则工作电流范围为30?24mA ，频响超过100 MHz 。 谐波失真电平优于 -45dB，适于高速、补偿要求不很高的场合使用。 图3.31 LED的模拟调制驱动电路 * 图3.31给出一种共发互阻抗式驱动电路，它将基极电压转换成集电极电流，偏置在A类工作，电流为30±24mA(80%调制度)，频响超过100MHz，谐波失真电平优于 -45dB，适于高速、补偿要求不很高的场合使用。 图3.31LED的模拟调制驱动电路 * 在光纤模拟电视传输系统中，常用微分增益(DG)和微分相位(DP)这两个参量来描述非线性失真。 在彩色电视系统中，它们导致色度失真。 ● DP 失真指在彩色副载波(fsc=4.34MHz)上，系统的相移特性随输入的视频信号电平而变化； ● DG 失真指系统的增益特性随输入信号电平而变化。 LED 的 DG 和 DP 值可从其静态L—I特性曲线上求得： （3.5.1） * 式中，I2和I1为不同的驱动电流值； ф(I)为输出脉冲与驱动电流间的相位延迟。 通常的LED，其DG与DP高达20%和20°，而广播电视标准为1%和1°，所以光发送机的驱动电路中必须采用非线性补偿，以降低DG和DP。 图3.32-33LED 的 DG 与 DP 补偿电路。  （3.5.2） * 图3.32 LED的非线性预失真补偿电路 * 图3.33 LED的DG与DP补偿电路 （a）DG补偿 （b）DP补偿 * 怎样将光源发射的光信号功率有效地耦合进光纤是光发送机设计的另一个问题。 实际光发送机中，光源与光纤耦合的有效程度都用耦合效率或耦合损耗来表示，其大小取决于光源和光纤的类型： LED与单模光纤的耦合效率ηc＜1%； LD与单模光纤耦合效率的典型值为ηc=30%～50%。 一般光源与一小段(约为1m)光纤耦合，耦合区封装在光发送机里，另一端为自由端，称为尾纤。 使用时将尾纤与系统(光缆)对接或用活动连接器将尾纤与系统光纤连接。 3.5.3 光源与光纤的耦合 * 图3.34 光源与光纤耦合损耗和效率的比较 * 影响光源与光纤耦合效率的主要因素： ● 光源的发散角 发散角大，耦合效率低。 ● 光纤的数值孔径(NA) NA大，耦合效率高。 ● 光源发光面、光纤端面尺寸、形状及二者间间距也都直接影响耦合效率。 针对不同的因素，通常采用两类方法来实现光源与光纤的耦合，即 直接耦合法 透镜耦合法。 * 图3.35 面发光二极管与光纤的透镜耦合 特点：