《6第三章(2)光发送机》-课件设计（公开）.ppt

《XXXXXXXXX课程名称》 第三章 光源与光发送机(1) 本节内容:光发送机 光发送机的结构组成 *光纤通信系统 光源与光纤的耦合 光发送机性能指标 光发送机组成 光发送机作用 光发送机的基本功能 将电端机送来的线路码转换成适宜于光纤信道传输的码型； 将编码器输出的电压信号[TTL电平]转换成电流信号，再转换成光信号，并有效地把光信号送入光纤。 组成 光发送机主要由光源器件及驱动电路构成，如果采用外调制的话，还包括外调制器。此外，为了发送机的工作稳定、使用维护方便，还有一些辅助电路，如自动功率控制(APC)、自动温度控制(ATC)及各种保护报警电路等。 防止LD输出的激光反射，实现光的单向传输 保持LD组件内恒定的温度，保证激光参数的稳定性 使LD有恒定的光输出功率 数据 电接口 线路 编码 驱动 电路 调制器 光隔离器 LD 功控 温控 光发送机 自动功率控制（APC） 由光检测器来感应激光器后端面辐射光功率的变化，并与参考功率相比较，然后根据比较结果自动调整直流偏置电流，最终使光功率峰值保持为一个稳定值。 激光器 导热 制冷器 热敏电阻 温度控制电路 PD 自动功率控制（APC）电路 偏置电流 DFB-LD组件 温度控制和功率控制作用： 就是消除温度变化和器件老化影响,稳定发送机性能，采取的稳定方法有：温度控制；自动功率控制 光发送机结构框图 窄线宽 DFB 激光器 EA(LN)调制器 精密 温度控制 恒定 电流控制 10Gb/s 电压驱动器 NRZ码 自动温度控制（ATC） 温控电路通常由比例放大、PID（比例-积分-微分）电路、 电流放大组成 控制精度达到0.01C 波长稳定性达到?200MHz/24小时 激光器 导热 制冷器 热敏电阻 温度控制电路 PD DFB-LD组件 主要技术指标 平均发光功率PS； 在规定伪随机码序列的调制下，光发送机输出的光功率值。单位是dBm。一般情况下，要求PS越大越好。 PS越大，进入光纤进行传输的光功率越大，从损耗的角度出发，系统的传输距离可能越长。但其值也不能过大，否则会降低光源器件的寿命， PS的值一般不超过5 dBm。 谱宽 谱宽是光源器件的重要光谱特性参数，主要用它来度量光源器件所发送光脉冲的能量集中程度，其单位为nm。光源器件的谱线越窄越好，因为谱宽越窄，由它引起的光纤色散越小，就越利于进行大容量的传输。ITU-T规范了两种谱宽定义：根均方谱宽 和－20dB谱宽 。 ：光源器件的峰值功率下降到其最大值的0.607倍时所对应的谱线宽度。（多纵模激光器和LED） ：最大峰值光功率下降20dB(0.01) 时的最大全宽。 光源器件的寿命 光源器件的寿命越长越好。就目前水平而言，至少应该在30万小时以上。 LED：发光功率降低到其初始值的一半时。 LD：当阈值电流增加到其初始值的二倍时。 光源的调制 将信息加载到光束上的过程称为调制。将电信号变为光信号的方式通常有两种： 直接调制： 用电脉冲信号直接去改变光源的工作电流，从而使光源器件发出与电脉冲信号相应的光脉冲。适用于半导体光源。 间接调制：利用晶体的电光、磁光和声光效应等性质对信号进行调制，既适用于半导体光源，也适用于其它类型的光源。 光发送机的技术要求 稳定的光功率输出和一定的光功率。入纤功率要求约0.01~5mv，且环境温度变化及光源老化时，输出光功率应保持稳定，变化不超过5 ％ ~10 ％ 。 消光比小于10％。 输出光脉冲上升、下降、延滞时间应尽量短。 尽量抑制弛豫振荡。 光源与光纤的耦合 怎样将光纤的光信号功率有效的耦合进光纤时光发送机的一个非常重要的问题。从光源发射光功率进入光纤需要考虑一系列因素，如光纤的发散角和光纤的数值孔径、纤芯尺寸、折射率剖面和纤芯－包层折射率差等。此外还应考虑光源的尺寸、辐射强度和光功率的角分布。 在光源发射的全部光功率中，能耦合到光纤中的光功率通常采用耦合效率 来度量。耦合效率定义为： 等式中， 为耦合进光纤的功率， 为光源发射的功率。发射效率或耦合效率取决与和光源连接的光纤类型和耦合的实现过程。比如，是否采用透镜或其它耦合改进方案。 耦合效率 光源与光纤耦合损耗的比较 0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 1.0 0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 6 3 9 12 15 18 21 耦合效率 耦合损耗/dB 面发光LED 边发光LD LD 光纤NA 光源与光纤的耦合方法 最简单方法：直接耦合，又叫对接耦合。 提高耦合效率的方法：