光纤通信课程设计---直接光强激光调制的数字光发射机设计

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1、课程设计光纤课程设计报告班级：通信08-4班姓名：学号：08060304指导教师：成绩：电子与信息工程学院通信工程系-11-直接光强激光调制的数字光发射机设计1.光发射机1.1光发射机概念光发射机的功能是把输入的电信号转换成光信号，并用耦合技术吧把信号的最大限度的注入光线路。1.2数字光发射机的功能电端机输出的数字基带电信号转换为光信号；用耦合技术注入光纤线路；用数字电信号对光源进行调制：调制分为直接调制和外调制两种方式。1.3.光发送机的基本组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

2、测和保护电路等。1.3.1均衡放大补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变。1.3.2码型变换将HDB3码或CMI码变化为NRZ码。1.3.3复用用一个大传输信道同时传送多个低速信号的过程。1.3.4扰码-11-使信号达到“0”、“1”等概率出现，利于时钟提取。1.3.5时钟提取提取PCM中的时钟信号，供给其它电路使用。1.3.6调制（驱动）电路完成电/光变换任务。1.3.7光源产生作为光载波的光信号。1.3.8温度控制和功率控制稳定工作温度和输出的平均光功率。1.3.9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光调制原理2.1.光调制作用把随发送

3、数据变化的电信号加到光上去，使光随数据的变化而以一定规律变化，这一过程就叫做光的调制。调制后的光束就是光信号。2.2光调制方式分类2.2.1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。2.2.2直接调制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。特点：调制简单、损耗小、成本低。但存在波长(频率)的抖动。-11-2.1直接光强度数字调制原理2.2．3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

4、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。2.2.4数字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-shiftedKeyi

5、ng，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。2.3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：eT（t）=KT*m（t）1/2*cos（ωcx（t）+φ0）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。2.4调制特性2.2.1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

6、波形如图2.2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-11-。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。2.2光脉冲瞬态响应波形2.2.2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2.3（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2.3（c）所示。2.3

7、码型效应3光发送机的指标3.1光发送机的指标光发送机的指标很多，我们仅从应用的角度介绍其主要指标。包括平均发送光功率及其稳定度、光功率发射和耦合效率、消光比等。3.1.1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。-11-3.1.2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：偶和效率=PF/PS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。3.1.