第五章光发送机资料讲解.ppt

第五章光发送机5.1光发送机数字光发送机的基本组成包括均衡放大、码型变换、复用、扰码、时钟提取、光源、光源的调制电路、光源的控制电路（ATC和APC）及光源的监测和保护电路等。如图5.1。（1）均衡放大：补偿由电缆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：用一个大传输信道同时传送多个低速信号的过程。
（4）扰码：使信号达到“0”、“1”等概率出现，利于时钟提取。
（5）时钟提取：提取PCM中的时钟信号，供给其它电路使用。
（6）调制（驱动）电路：完成电/光变换任务。
（7）光源：产生作为光载波的光信号。
（8）温度控制和功率控制：稳定工作温度和输出的平均光功率。
（9）其他保护、监测电路：如光源过流保护电路、无光告警电路、LD偏流（寿命）告警等。2.光调制方式分类
(1)按照光源与调制信号的关系分类
根据光源与调制信号的关系，可以将光源的调制方式分为直接（或内部）调制方式和间接(或外部)调制方式。
（1）直接调制
①基本概念及调制原理
直接调制就是将调制信号（电信号）直接施加在光源上，使其输出的光载波信号的强度随调制信号的变化而变化，又称为内调制。
②特点：调制简单、损耗小、成本低。但存在波长(频率)的抖动。（2）间接调制
①基本概念及调制原理
间接调制不直接调制光源，而是利用晶体的电光、磁光和声光特性对LD所发出的光载波进行调制，即光辐射之后再加载调制电压，使经过调制器的光载波得到调制，这种调制方式又称作外调制，如图5.3所示。
②特点
调制系统比较复杂、消光比高（>13）、插损较大5~6dB、驱动电压较高~5V、难以与光源集成、偏振敏感、损耗大、而且造价也高。但谱线宽度窄，可以应用于≥2.5Gbit/s的高速大容量传输系统之中，而且传输距离也超过300km以上。
图5.3间接调制激光器的结构(2)按照已调制信号的性质分类
根据已调制信号的性质，可以将光源的调制方式分为模拟调制方式和数字调制方式。
模拟调制方式是指已调制信号属于模拟信号，这种调制方式主要包括强度调制(IntensityModulation，IM)方式、振幅调制(AmplitudeModulation，AM)方式、双边带抑制载波(DoubleSideband/SuppressingCarrier，DSB/SC)调制方式、单边带(SingleSideband，SSB)调制方式及残余边带(VestigialSideband，VSB)调制方式。 数字调制方式是指已调制信号属于数字信号，这种调制方式主要包括幅移键控(Amplitude-shiftedKeying，ASK)调制方式、频移键控(Frequency-shiftedKeying，FSK)调制方式及相移键控(Phase-shiftedKeying，PSK)调制方式等。
3.已调制信号表达式
由于其他调制方式应用极少，因此我们在这里仅仅给出用电场表示的、常用强度调制方式的已调制信号表达式：

式中：KT为与发送光功率有关的正常数；m为调制系数(0＜m≤1)；x(t)为归一化幅度的调制信号波形；ωc为光载波角频率，φ0为初相位。（1）电光延迟和张弛振荡现象
半导体激光器在高速脉冲调制下，输出光脉冲瞬态响应波形如图5.4所示。输出光脉冲和注入电流脉冲之间存在一个初始延迟时间，称为电光延迟时间td，其数量级一般为ns。当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的振荡，称为张弛振荡。张弛振荡和电光延迟的后果是限制调制速率。（2）码型效应
电光延迟要产生码型效应。当电光延迟时间td与数字调制的码元持续时间T/2为相同数量级时，会使“0”码过后的第一个“1”码的脉冲宽度变窄，幅度减小，严重时可能使单个“１”码丢失，这种现象称为“码型效应”，如图5.5（a）、（b）所示。用适当的“过调制”补偿方法，可以消除码型效应，如图5.5（c）所示。5.1.3光发送机的指标(1)平均发送光功率及其稳定度
平均发送光功率又称为平均输出光功率，通常是指光源“尾纤”的平均输出光功率。(2)耦合效率
耦合效率用来度量在光源发射的全部光功率中，能耦合进光纤的光功率比例。耦合效率定义为：

式中，PF为耦合进光纤的功率，PS为光源发射的功率。发射效率取决于光源连接的光纤类型和耦合的实现过程。(3)消光比
消光比定义为最大平均发送光功率与最小平均发送光功率之比，通常用符号EX表示：

若用相对值表示，则为
（1）有合适的输出光功率
光源应有合适的光功率输出，一般为0.01mW～5mW。
（2）有较好的消光比
一般要求EX≥10dB。
（3）调制特性要好
所谓调制特性好，是指光源的P−I曲线在使用范围内线性特性好，否则在调制后将产生非线性失真。
（4）其他
除此之外，还要