最新光纤通信课件第四章幻灯片.ppt

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1、光纤通信课件第四章本章内容和重点本章内容光发送机光接收机光中继器光线路码型本章重点光发送机和光接收机的功能、电路组成和工作原理。光通信常用线路码型。第4章光端机2学习本章目的和要求掌握光发送机和光接收机的组成框图及工作原理。熟悉光中继器的组成框图及工作原理。掌握光通信常用的线路码型。第4章光端机34.1.1光发送机的基本组成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4-2。图4-2数字光发送机原理方

2、框图74.1.1光发送机的基本组成（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）

3、告警等。84.1.2光源的调制1．光源光源的作用是产生作为光载波的光信号，对光源的要求是：①发送光波的中心波长应在0.85μm、1.31μm和1.55μm附近。光谱的谱线宽度要窄，以减小光纤色散对带宽的限制。②电/光转换效率高，发送光束方向性好，以提高耦合效率。③允许的调制速率要高或响应速度要快，以满足系统大的传输容量。④器件的温度稳定性好，可靠性高，寿命长。⑤器件体积小，重量轻，安装使用方便，价格便宜。94.1.2光源的调制2．调制方式有直接调制（内调制）和间接调制（外调制）。（1）直接调制①基本概念及调制原理直接调制就

4、是将电信号直接注入光源，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。调制原理如图4-3所示。②特点调制简单、损耗小、成本低。但存在波长(频率)的抖动。104.1.2光源的调制图4-3直接光强度数字调制原理图4-4间接调制激光器的结构114.1.2光源的调制（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4-4所示。②特点调制系统比较复杂、损耗大

5、、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。124.1.2光源的调制3．调制特性（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4-5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。图4-5光脉冲瞬态响应波形134.1.2光源的调制（2）码型效应电光延

6、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4-6（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4-6（c）所示。图4-6码型效应144.1.3调制电路及自动功率控制（1）共发射极LED驱动电路图4-7所示为由三极管组成的共发射极驱动电路，这种驱动电路主要用于以LED作为光源的数字光发射机。适用于10Mbit/s以下的低速率系统。（2）射极耦合跟

7、随器LD驱动电路图4-8是射极耦合跟随器LD驱动电路，适合于LD系统使用。这种电路为恒流源，电流噪声小，缺点是动态范围小，功耗较大。（3）反馈稳定LD驱动电路图4-9是利用反馈电流使输出光功率稳定的LD驱动电路，其控制过程如下：154.1.3调制电路及自动功率控制图4-8射极耦合LD驱动电路图图4-7共发射极驱动电路164.1.3调制电路及自动功率控制图4-9反馈稳定LD驱动电路174.1.3调制电路及自动功率控制（4）带自动功率控制的LD驱动电路更加完善的带自动功率控制（APC）的电路如图4-10所示。图4-10APC电

8、路原理184.1.4温度特性及自动温度控制1．激光器的温度特性温度对激光器输出光功率的影响主要通过阈值电流Ith和外微分量子效率ηd产生，如图图4-11（a）和（b）所示。当温度升高，阈值电流增加，外微分量子效率减小，输出光脉冲幅度下降。温度对输出光脉冲的另一个影响是“结发热效应”。即使环境温度不变