光纤通信技术彭利标Fiber4-2光源和光发射机

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1、§4.4光源的调制方法一、概述1、信号形式模拟信号数字信号2、调制方式直接调制间接（外）调制3、光源类型LDLED尚辅网http://shangfuwang.com/二、光源的直接调制1、调制方法：将待发送的信息电信号（数字信号）经过复用、编码等处理后，直接注入LD或LED，控制光源的驱动电路，使发光强度I随调制信号电流幅度的变化规律而变化。从而获得相应的已调光信号。是一种光强度调制(IntensityModulation)--------IM。特点：电路简单、经济、易实现，是在光纤通信系统中最常采用

2、的调制方法。尚辅网http://shangfuwang.com/2、LED直接调制（1）LED模拟调制模拟信号：话音、视频等信号------正弦波代替对光源进行调制：对LED进行模拟调制，调制负载线，P-I曲线。(LED无阈值P-I曲线)调制原理：连续变化的模拟信号电流叠加在直流偏置电流I0上。注意事项：适当选择直流偏置电流I0的大小，可以减小光信号的非线性失真模拟调制电路：是电流放大电路，最简单的模拟调制电路图。尚辅网http://shangfuwang.com/（2）LED数字调制(LED无阈值P

3、-I曲线)数字信号：话音、视频等的PCM编码------0、1对光源进行调制：对LED进行数字调制，调制负载线，P-I曲线。调制原理：数字信号电流开关。（偏置电流I0可以为0）数字调制电路：是电流开关电路。尚辅网http://shangfuwang.com/3、LD直接调制数字激光LD发射机与LED相比，LD的调制问题要复杂得多，尤其在高速率调制系统中，驱动条件的选择、调制电路的形式和工艺、激光器的控制等都对调制性能影响很大。尚辅网http://shangfuwang.com/（1）参数选择LD偏置电

4、流I0选择选择直流工作点偏置电流I0时应考虑以下几方面：①加大直流偏置I0可以减小电光延迟时间。②当偏置I0在阈值附近时，较小的调制脉冲电流就能得到足够的输出光脉冲，I0和I0+Im的值相差不大，从而可以减小码型效应和PN结发热效应的影响。通常I0+Im的值=（1.2-1.3）Ith③偏置电流太高，会使消光比恶化。消光比:EXT=P1/P0=10lg(P1/P0)(dB)④要适当地选取偏置电流I0和Im尚辅网http://shangfuwang.com/典型实例美国亚特兰大的44.7Mb／s光发射机激

5、光器的直流偏置I0在90mA左右，其阈值电流Ith=100mA；北京邮电大学的140Mb／s光发射机，激光器的直流偏置逼近阈值；高速数字光纤通信系统中，激光器偏置在阈值之上，I0=118mA，Ith=108mA(减少电光延迟)。尚辅网http://shangfuwang.com/调制电流幅度Im的选择:应根据激光器件的p-I曲线，既要有足够的输出光脉冲的幅度，又要考虑到光源的负担。如果激光器在某些区域有自脉动现象发生，那么Im的选择，应避开自脉动发生的区域。Im的选择尚辅网http://shangfu

6、wang.com/（2）LD的调制特性LD直接调制方法电路简单，设备价格低，原理简单，技术成熟，所以被广范使用，注意几点：（1）电光延迟td电脉冲到来后，载流子浓度达到一定阈值后（0.5-2.5ns）才发光，偏置I0合适可减少电光延迟td（2）张弛振荡注入电子与产生光子的作用，量子力学过程（3）小信号频率响应当I0≥ItIm«I0-It时，偏置电流增加，调制带宽增加;输出功率增加。偏置电流增加的缺点？（负担、消光比）4、大信号调制产生频率啁啾当I0≥ItIm»I0-It时。尚辅网http://shan

7、gfuwang.com/三、光源的间接（外部）调制间接（外部）调制技术不仅适合于半导体激光器，也适合于其他类型的激光器。间接调制技术有电光调制、磁光调制和声光调制等。其中最常用的是电光调制技术。尚辅网http://shangfuwang.com/1、常用的光调制器（1）LiNbO3电光调制器原理：以Mach-Zehnder干涉仪(MZI)为基础的行波器件，优点：采用了行波电极，可获得很高的工作速度；调制器性能的波长依赖性很小。但这类调制器要求具有较高的驱动电压。尚辅网http://shangfuwan

8、g.com/（2）半导体光调制器半导体----电子器件材料，也是光电器件和光电子集成器件的理想材料，半导体光调制器----解决了半导体激光器与光调制器的单片集成问题，使制作成本大幅度降低。声光调制器磁光调制器尚辅网http://shangfuwang.com/四.光调制器主要参数1、调制效率η调制效率也称调制深度η，定义为：η=

9、I-I0

10、/I0×100%或η=

11、I-I0

12、/Im×100%I为外加某调制信号时的调制光波光强度;I0为没有调制信号时的光波强