第4章光发射和接收解决方案.ppt

《光纤通信简明教程》原荣1第4章光发射和接收 激光器和光发射机发光机理、 LD 激光发射的条件、半导体激光器、波长可调半导体激光器、高速光发射机 光探测器和光接收机光探测原理、 PIN 光敏探测器、雪崩光敏二极管( APD )、波导光敏探测器、光接收机工作原理和性能、相干光接收机《光纤通信简明教程》 激光器和光发射机§ 在光纤通信中,将电信号转变为光信号是由光发射机来完成的。§光发射机的关键器件是光源: LED LD 《光纤通信简明教程》 各种光源比较§光是一种电磁波,太阳光和电灯光可以看作是波长在可见光范围内的电磁波的混合体。与此相反,光纤通信使用的激光器发出的光则是单色光,具有极窄的光谱宽度。§现在所讲的激光器发出的光,其空间相干性都非常好,可认为是近似于从点光源发出的光,如图 所示。由于非相干光是不同方向的波面的叠加,所以散发到各个方向的光不能聚焦成一点,而是成了光源的实象。《光纤通信简明教程》原荣4光纤通信对光源的要求§光源发射的峰值波长,应在光纤低损耗窗口之内; § 有足够高的、稳定的输出光功率,以满足系统对光中继段距离的要求;§电光转换效率高,驱动功率低,寿命长,可靠性高; § 单***和方向性好,以减少光纤的材料色散,提高光源和光纤的耦合效率; § 易于调制,响应速度快,以利于高速率、大容量数字信号的传输;§强度噪声要小,以提高模拟调制系统的信噪比; § 光强对驱动电流的线性要好,以保证有足够多的模拟调制信道。《光纤通信简明教程》原荣5最常用的光源§光纤通信中最常用的光源是:半导体激光器( LD ) 发光二极管( LED ) § 尤其是单纵模(或单频) LD , 在高速率、大容量的数字光纤系统中得到广泛应用; § 近年来逐渐成熟的波长可调谐激光器是多信道 WDM 光纤通信系统的关键器件,越来越受到人们的关注。《光纤通信简明教程》原荣6常用的调制方法§直接调制注入调制电流实现光波强度调制§外调制通过外腔调制器对光的强度、相位或频率进行调制《光纤通信简明教程》原荣7模拟信号对 LD 直接调制 P 激光器输出功率I th I 输入电信号曲线 I P - I b P b 输出光信号驱动电流 t t《光纤通信简明教程》原荣8模拟直接调制光发射机§注入调制电流实现光强度调制。响应速度快、输出波形好的调制电路和线性好的 LD 注入电流---光强曲线是获得好的光调制波形的前提条件。输入电信号光源控制 输出光信号驱动电路 LED 或LD (a)直接调制《光纤通信简明教程》原荣9数字直接强度调制§信号经复用和编码后,通过调制器对光源进行光强度调制。发送光的一部分反馈到光源的输出功率稳定电路,即光功率控制( AGC )电路。因为输出光功率与温度有关,一般还加有自动温度控制( ATC )电路。信号输入复用编码调制光源耦合器控制光纤 输出光信号《光纤通信简明教程》原荣10光外腔调制发射机框图§光源发出的连续光信号,送入外调制器,信息信号经复用、编码后通过外调制器对连续光的强度、相位或偏振进行调制。§尽管大多数情况均采用直接调制光载波的调制方式,但是在高速率 DWDM 系统和相干检测系统中必须采用光的外调制。编码外调制器光源 输出光信号驱动输入电信号 LD (b)外调制