chapter 3-transmitter-4.ppt

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1、Fiber-opticCommunicationSystemsChapter3:OpticalTransmitter3.6TransmitterDesign3.6.1InternalModulationandDrivingCircuits3.6.2ExternalModulationandModulationFormats3.6.1InternalModulationandDrivingCircuits模拟调制中的非线性，会引起波形失真，引起传输质量下降；而数字调制中的非线性，只会引起“1”的幅度的改变，可通过改变判决阈值，使误码率不会增加；LD

2、驱动电流：偏置电流（直流）和调制电流（交流）两部分偏置在阈值附近（稍小）：减小光电延时、张驰振荡和码型效应，具备较好的调制效率；调制电流：避开非线性区，避免光源负担过重，保持足够的输出消光比；消光比？数字信号电平？LD的驱动：偏置电流，调制电流，APC自动功率控制，ATC自动温度控制LED的驱动：调制电流存在问题：1）三极管工作在截止和饱和两种工作状态，消除饱和器件储存在集电－基极结中的载流子需要时间，限制工作速率的提高；2）电流变化幅度大，电源噪声小；射极耦合驱动电路射极跟随LED的数字驱动LD的数字驱动（带光反馈）＋5VLDPINT1T2T3R1

3、R2Rf+-VrefR3ABCD问题：LED与LD驱动电路的不同？如何实现功率反馈控制？引入A点电位到反馈控制端的目的？LD的温度控制为什么要温度控制？双向温度控制？发射机辅助电路过流保护3.6.2ExternalModulationExternalModulatorOOKmodulationformat(NRZ/RZ/CS-RZ)PSKmodulationformat(DPSK/DQPSK/D8PSK/QAM)ReviewonChapter3光发射机中的核心是光源和调制部分。光源：干线中光源要求输出功率高、动态单纵模；接入网中的光源要求低成本；调制

4、部分：直接调制，驱动电路；高速外调制，新型格式；半导体发光的物理基础：自发辐射和受激发射；自发辐射是宽谱，无方向选择性；受激发射有频率选择性，有方向选择性；粒子数反转情况下，自发辐射和受激发射都会增强，受激发射会超过受激吸收，自发辐射产生的光子可能会得到增强；正向偏置的PN结中，费米能级发生分离，分离量与外加偏置电压有关系，当费米能级分离超过带隙宽度时，形成粒子数反转区域；电子空穴复合不一定释放出光子，不释放光子的为非辐射复合。非辐射复合与温度相关，直接影响光源的量子效率。半导体材料组分决定禁带宽度，也决定自发辐射的峰值波长；LED：宽自发发射谱（自

5、发发射）；外量子效率低，输出功率小；载流子寿命长，调制速率低；但是价格便宜，PI线性好,无谐振腔（对外界反射不敏感），寿命长，无需制冷；适合用在短距离低速模拟通信中。LD工作条件三要素：工作物质，泵浦源，谐振腔；某一个模式激射：在自发谱内，满足相位条件，满足阈值条件；问题：某一种组分材料决定一个自发辐射峰值波长，一定会激射吗？LD结构：输出功率的提高，阈值电流的降低双异质结中存在禁带宽度的差，可以对载流子起一定限制作用，折射率差可以对光子起限制作用；条形激光器是在双异质结基础之上再加一维（侧向）限制作用，限制注入电流通道或者形成内建折射率波导；量子阱

6、激光器是在双异质结和条形激光器基础上，对有源区中的载流子进一步增加限制作用，垂直于阱壁方向无自由度，电子空穴对自由度越小，复合的几率会增加，内量子效率会提高；量子阱基础之上量子线、量子点激光器的阈值电流进一步降低。LD纵模的控制：单纵模纵模是频率上的概念，横模是空间上的能量分布，但二者有联系；横模会影响模式折射率，进而影响纵模；DFB激光器和DBR激光器的工作机理。布拉格光栅起一个选择性反射镜作用，只对布拉格波长有高的反射率，布拉格波长最容易满足阈值条件，最容易激射起来。耦合腔激光器是在内谐振腔的基础上再加一个外部谐振腔，激射的模式必须满足这两个谐振

7、腔的相位条件；单片集成结构的可调谐激光器基本工作原理:注入载流子浓度的改变，会引起折射率的改变，相位条件改变；垂直腔表面发射激光器纵模间隔很大，会超过自发发射谱宽度，因而较容易实现单纵模。便于形成激光器阵列。问题：商用的LD多是DFB-MQW－LD？LD输出特性：静态特性和动态特性静态特性：PI特性动态特性：调制特性啁啾：注入电流突变时引起激光器频率的漂移；问题：为什么直接调制不能工作在10G以上速率？光电延迟，张驰振荡，自脉冲行为，码型效应LD输出功率大，光谱线宽窄，调制速率高，可用于高速长距离通信中；但相对于LED，价格较高，有谐振腔，受反馈光影

8、响严重，需要制冷，寿命相对较短（百万小时）外调制和内调制；外调制：啁啾可控制，可产生多种码型，可实现40G以