高职：《光纤通信原理》第十四讲 光发送机(二）

第十四讲光发送机(二)

第十四讲 光发送机（二）

主要内容 调制电路原理 二、APC电路工作原理 三、ATC电路工作原理

主要内容 • 一、调制电路原理 • 二、APC电路工作原理 • 三、ATC电路工作原理

调制电路原理图 平LD R RI 电流源 ○ (a)共发射极驱动电路 (b)射极耦合LD驱动电路

调制电路原理图 (a)共发射极驱动电路 (b)射极耦合LD驱动电路 电流源 I0 R2 R1 C1 Uin Uc U v1 v2 in UB v LED LD Ib -Ue

共发射极驱动电路 该电路主要用于以LED为光源的光发送 机。数字信号U从三极管V的基极输入 通过集电极的电流驱动LED发光。数字信 号“1”和“0”码分别对应于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

共发射极驱动电路 该电路主要用于以LED为光源的光发送 机。数字信号Uin从三极管V的基极输入， 通过集电极的电流驱动LED发光。数字信 号“1”和“0”码分别对应于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

射极耦合LD驱动电路 该电路适合激光器系统使用。电流源由V1和V2 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Un从V1 的基极输入。当信号为“0”时,V1的基极电 位比U高而先导通,V2截止,LD不发光。当信 号为“0”时,V的基极电位比U低,而V2先导 通,驱动LD发光。V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

射极耦合LD驱动电路 • 该电路适合激光器系统使用。电流源由V1和V2 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“0”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

LD的调制特性 电光延迟 张弛振荡现象 自脉动现象电光延迟

LD的调制特性 • 电光延迟 • 张弛振荡现象 • 自脉动现象电光延迟

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 型效应的敌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。用适当的“过调制” 补偿,可以消除码型效应

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 型效应的敌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。用适当的“过调制” 补偿，可以消除码型效应

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。当最髙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

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

电光延迟ta、张弛振荡频率,和幅度衰减时 间o的表达式为: J-th Sp p =2z °其中乙是电子复合寿命,x是谐振腔内光子 度,是张弛振荡幅度衰减到初始值的1/e时 的时间

• 电光延迟 、张弛振荡频率 和幅度衰减时 间 的表达式为： • • 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。 t h d s p j j j t − =  ln ( 1) 1 = − sp ph t h r j j    j j th  0 = 2 sp d t r  0  0  sp  ph j th j

自脉动现象 自脉动现象—当注入电流达到某个范围时, 输出光脉冲岀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 生的,与P特性的扭折区域相对应。自脉 动频率可达2GHz,严重影响LD的高速调制

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特性的扭折区域相对应。自脉 动频率可达2GHz，严重影响LD的高速调制