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时间:2020-03-08
《光纤通信技术 教学课件 作者 彭利标 Fiber4-2光源和光发射机.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
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的调制方法。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
2、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。(2)LED数字调制(LED无阈值P-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。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
3、的形式和工艺、激光器的控制等都对调制性能影响很大。(1)参数选择LD偏置电流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典型实例美国亚特兰大的44.7Mb/s光发射机激光器的直流偏置I0在90mA左右,其阈值电流Ith=100mA;
4、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)。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(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
5、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。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。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
6、求具有较高的驱动电压。(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=
7、I-I0
8、/I0×100%或η=
9、I-I0
10、/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度;Im为外加最大调制信号时的光波强度。2、调制带宽Δfm调制带宽定义为:Δfm=(πRC)-1RC是等效负载的时间常数3、最高调制频率fmax五、对激光器的保护激光器是光发射
11、机的主要器件,为了使激光器发出足够大的光功率,就必须加大驱动电流。由于发光效率的问题,必定会使激光器的温升提高,结温过高必然会降低激光器的稳定性和可靠性,所以激光器是易损器件。为了提高激光器寿命,减少损坏,必须对激光器采取一定的保护措施。保护措施:ATCAPC1、光源慢启动保护:在光发射机电路中,许多工作单元电路与激光器公用一组电源,为了防止刚接通电源时的瞬态冲击电流损坏激光器,设有慢启动保护电路。2、过流保护为防止激光器光源受过大的电流而损坏
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