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第3章光收发设备IM-DD光纤通信系统衰减和色散队中继距离的影响噪声及灵敏度分析1

23.1IM-DD光纤通信系统光纤通信中的线路码型IM-DD光纤通信系统的结构

33.1.1光纤通信中的线路码 在数字光纤通信系统中所传输的信号是数字号,而由交换机送来的电信号符合ITU-T所规的脉冲编码调制(PCM)通信系统中的接口码速率和码型。HDB3（三阶高密度双极性码）CMI（反转码） PCM系统中的这些码型并不都适于在数字光纤通信系统中传输

3.1.1光纤通信中的线路码 在PDH光纤通信系统中是通过重新编码,通常称为线路编码,即在原有的码流中插入脉冲。 在PDH光纤通信系统中,常使用的线路编码有分组码伪双极性码(CMI和DMI)和插入码。 使用不同的线路编码,光端机的输出信号速率不同因此在PDH系统中仅具有标准的电接口,而无标准的光接口。但在SDH系统中,SDH信号速率与其线路速率是相同的。4

53.1.2IM-DD光纤通信系统的结构光发射机光接收机光纤通信系统

61.光发射机光源的调制特性光源所采用的调制方式包括内调制和外调制（也称为直接调制或间接调制）。在IM-DD光纤通信系统中,采用的是内调制。通常内调制适用于半导体光源。 据调制信号的性质不同,内调制又可分为模信号的调制和数字信号的调制。

1.光发射机半导体光源的直接调制原理7

1.光发射机光数字发射机原理图8

91.光发射机(2)对光发射机的要求①光源的发光波长要合适②合适的输出光功率③较好的消光比④调制特性好此外还希望光发射机的稳定性好,光源的寿命等。

101.光发射机(3)光发射机的组成方框图和各部分功能①均衡放大:补偿由传输所产生的衰减和畸变②码型变换:将HDB3码或CMI码变化为NRZ码。③复用:复用是指利用一个大的传输信道来同传送多个低容量的信息以及开销信息的过程。

111.光发射机④扰码 为了保证所提取时钟的频率以及相位与光发射机中的时钟信一致，必须避免所传信号码流中出现长“0”或长“1”的现 解决这一问题的方法就是扰码，即在发送端加入一个扰码电而在接收端则要加一个与扰码相反的解扰电路，以恢复信号流原来的状态。经过扰码后的数字信号通过调制电路对光源行调制，让光源发出的光信号强度跟随信号码流的变化，形相应的光脉冲送入光纤。?⑤时钟:提取PCM中的时钟信号，供给其它电路使用。

121.光发射机⑥调制(驱动) 经过扰码后的数字信号通过调制电路对光源行调制,让光源发出的光信号强度跟随信号码流的变化,形成相应的光脉冲送入光纤。

驱动电路共发射极驱动电路13

驱动电路IM+IB?IMIB单管集电极驱动Uin=0:BG截止,LD不发光；Uin=1:BG导通,有?IM+IBLD发光；14

驱动电路射极耦合LD驱动电路图Uin=1:BG1导通，BG2截止LD无激光；Uin=0:BG1截止，BG2导通LD有激光；15

驱动电路反馈稳定LD驱动电路16

171.光发射机⑦自动功率控制 由于老化等因素的影响,使得光发射机的光在使用一段时间之后,出现输出光功率降低的现象。 为了保持光源输出功率的稳定,在光发射机常使用自动功率控制(APC)电路。

1.光发射机激光器老化使输出光功率降低18

1.光发射机激光器温度变化引起输出功率的变化19

自动功率控制电路PLD降低,IPIN降低,VA1降低,VA3升高,IB增大,PLD2增0大。

APC电路原理21PLD降低,IPD降低,VA1降低,VA3升高,IB增大,PLD增大。

221.光发射机⑧自动温度控制 特性曲线对环境温度的变化反映很灵敏,使出光功率的大小随温度出现变化。 在环境温度发生变化时,为了能使激光器的出特性保持稳定,在发射机盘上需安装自动温度控制(ATC)电路。

LD的温度特性环境温度变化引起输出光功率的变化23

LD的温度特性结发热效应24

自动温度控制自动温度控制电路方框图25

自动温度控制自动温度控制（ATC）原理26

27自动温度控制注:温度控制只能控制温度变化引起的输出光功率的变化不能控制由于器件老化而产生的输出功率的变化。对于短波长激光器，一般只需加自动功率控制电路即可。对于长波长激光器，由于其阀值电流随温度的漂移较大，一般还需加自动温度控制电路，以使输出光功率达到稳定。

281.光发射机⑨其他保护、监测电路LD保护电路无光告警电路

2.光接收机数字光纤通信接收光端机方框图29

302.光接收机①光电检测器 光电检测器的作用是将由发送光端机经光纤过来的光信号转变为电信号,即具有光/电转功能。 目前广泛使用的光电检波管是PIN管和雪崩光二