光发射电路内部讨论

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1、光发射电路讨论模块开发部传输组主讲人：刘继军2005/5/201主要内容光发射电路构成LD驱动电路简介LD的瞬态特性自动功率控制电路(APC)自动温度控制电路(ATC)LD两种典型驱动电路——单管和射极耦合LED模拟驱动电路简介MAX3869驱动电路应用2光发射电路在光纤通信系统中，光发射机是将电信号转变为光信号，并把发出的光有效的耦合至光纤。光发射电路主要由光源驱动器、光源（主要是半导体光源包括LED、LD等）、自动光功率控制电路（APC）、检测器、自动温度控制电路（ATC）以及告警电路等部分组成3光模块

2、激光管分类类型工作波长(nm)特点LEDLightEmitting850低成本，性能一般，只能用于100M左右低速传输FPFabry-PerotLaser1310通用，性能尚可，可用于中距离高速传输DFBDistribution-FeedbackLeaser1310，1550成本较高，能提供较高功率，用于长途传输VCSELVericalCavitySufaceEmittingLaser850，1310生产成本低，短距离传输，可用于高速EMLElectro-AbsorptionModulatorwithLas

3、er1310，1550成本很高，且需要提供较高的电压，但可传输100KM以上的距离MZMach-ZenderModulator使用很少，工艺复杂可传输;可传输640KM以上的距离4LD驱动电路简介LD驱动电路:激光器内的光源LD(激光二极管)只有注入偏置电流Io和调制电流Im才能发射光.所谓的驱动电路就是提供恒定的偏置电流和调制信号,并采用伺服回路以保持平均输出光功率恒定的电路.驱动电路的组成:主要由调制电路和控制电路组成驱动电路的作用控制电路的作用是消除温度变化和光源器件老化导致的输出光信号的变化；调制电

4、路的作用是如何将光信号加载到光源的发射光束上驱动电路的调制分类:按调制信号的形式分为模拟调制和数字调制按调制和光源关系分为直接调制和间接调制两种5简单模拟调制电路该电路主要用于以LED为光源的光发射机。模拟信号Uin从三极管V的基极输入，通过集电极的电流驱动LED发光。模拟信号分别对应于V的截止和饱和状态，电流的大小根据输出光信号幅度的要求确定。这种驱动电路适用于10Mb/s以下的低速率系统。(a)简单的模拟调制电路R2R1C1UinUcvLEDR36数字调制电路该电路适合激光器系统使用。电流源由V1和V2

5、组成的差分开关电路，它提供恒定的偏置电流。在V2基极上施加直流参考电压UB，V2集电极的电压取决于LD的正向偏压，数字电信号Uin从V1的基极输入。当信号为“1”时，V1的基极电位比UB高而先导通，V2截止，LD不发光。当信号为“0”时，V1的基极电位比UB低，而V2先导通，驱动LD发光。V1和V2轮流处于截止和非饱和导通状态，有利于提高调制速率。该电路的调制速率可达到300Mb/s,电流噪声小，但动态范围小，功耗较大。(b)数字调制电路电流源I0v1v2LDIb-UeRvccUBUin(b)数字调制电路7

6、LD的瞬态特性电光延迟张弛振荡现象自脉动现象结发热效应8电光延迟电光延迟——激光器在高速调制下，输出光脉冲和注入电流脉冲之间存在的一个初始延迟时间。其数量级一般为ns。电光延迟会引入码型效应。当电光延迟时间与数字调制信号的码元持续时间为相同数量级时，会使“0”码后的第一个“1”码脉冲宽度变窄，幅度变小，严重时使单个“1”码丢失，这种现象即“码型效应”。码型效应的特点是在脉冲序列中较多的“0”之后出现的“1”码，其脉冲明显变小，而且连“0”数越多，调制速率越高，该效应越明显。消除码型效应的方法很多，最简易行的

7、是增加直流偏置电流9张弛振荡现象张弛振荡现象——当电流脉冲注入激光器时，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的振荡现象。其振荡频率一般为0.5到2GHz。该现象和电光延迟都会影响调制速率。当最高调制频率接近张弛振荡频率时，波形严重失真，会使接收机在抽样判决时增加误码率，故实际调制频率应小于张弛振荡频率。10电光延迟、张弛振荡频率和幅度衰减时间的表达式为：(a)(b)(c)其中是电子复合寿命，是谐振腔内光子寿命，是注入电流密度，是阈值电流密度，是张弛振荡幅度衰减到初始值的1/e时的时间。11从(c)式可知，电光延迟时

8、间与自发复合的寿命时间处在同一数量级上，并随注入电流的加大而减少。可见对LD调制时,减少行之有效的方法是加直流预偏电流。直流预偏电流在脉冲到来之前已将有源区里的电子密度提高到一定的程度，从而使脉冲到来时，大大减少，而且张驰振荡现象也得到一定程度的抑制。12自脉动现象自脉动现象——当注入电流达到某个范围时，输出光脉冲出现持续等幅高频振荡的现象。它是由于激光器内部不均匀增益或不均匀吸收产生的，与P-I特性的扭折