光發(fā)送機(光纖通信課件)

光端機本章目錄內容重點 光端機光發(fā)送機光接收機光中繼器光線路碼型光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信的特點CONTENT掌握光發(fā)送機和光接收機的組成框圖及工作原理。熟悉光中繼器的組成框圖及工作原理。學習本章的目的和要求掌握光通信常用的線路碼型。光纖通信系統(tǒng)組成光纖通信系統(tǒng)主要包括光纖（光纜）和光端機。每一部光端機又包含光發(fā)送機和光接收機兩部分，如果通信距離長時還要加光中繼器，如圖所示。光端機電端機(發(fā))光源中繼器光檢測器光纜光源光纜光端機光檢測器電端機(收)圖光纖通信系統(tǒng)組成光纖通信系統(tǒng)組成光發(fā)送機光發(fā)送機是實現(xiàn)E/O轉換的光端機。其功能是將來自于電端機的電信號對光源發(fā)出的光波進行調制，成為已調光波，然后，再將已調的光信號耦合到光纖線路中進行傳輸。光接收機光接收機是實現(xiàn)O/E轉換的光端機。其功能是將經光纖傳輸來的微弱的光信號，經光檢測器轉變?yōu)殡娦盘?，并對電信號進行放大、整形、再生后，生成與發(fā)送端相同的電信號，送到接收端的電端機。光纖通信系統(tǒng)組成光中繼器光中繼器是信號經過一段距離傳輸后，當信道信噪比不太大時，及時識別判決，以防止信道誤碼。電端機電端機在發(fā)送端把信息進行模/數(shù)轉換并完成復用，然后將信號送入光發(fā)送端機。接收端完成相反的功能光發(fā)送機的作用是把從電端機送來的電信號轉變成光信號，并送入光纖線路進行傳輸。因此對光發(fā)射機有一定的要求。有合適的輸出光功率光發(fā)送機的輸出光功率，通常是指耦合進光纖的功率，亦稱入纖功率。入纖功率越大，可通信的距離就越長，但光功率太大也會使系統(tǒng)工作在非線性狀態(tài)，對通信將產生不良影響。因此，要求光源應有合適的光功率輸出，一般為0.01mW～5mW。一、光發(fā)送機有較好的消光比消光比的定義為全“1”碼平均發(fā)送光功率與全“0”碼平均發(fā)送光功率之比。 式中，P11為全“1”碼時的平均光功率；P00為全“0”碼時的平均光功率。一般要求EXT≥10dB。一、光發(fā)送機調制特性要好所謂調制特性好，是指光源的P?I曲線在使用范圍內線性特性好，否則在調制后將產生非線性失真。一、光發(fā)送機（一）光發(fā)送機的基本組成數(shù)字光發(fā)送機的基本組成主要包括輸入電路和電/光轉換電路兩大部分。輸入電路電/光轉換電路均衡放大、碼型變換、復用、擾碼、時鐘提取電路。一、光發(fā)送機（一）光發(fā)送機的基本組成電/光轉換電路有光源、光源的調制（驅動）電路、光源的控制電路（ATC和APC）及光源的監(jiān)測和保護電路等。如圖所示。

均放時鐘來自電端機碼型變換復用擾碼調制光源光纖(APC)告警輸出自動溫度控制自動功率控制光監(jiān)測(ATC)數(shù)字光發(fā)送機原理方框圖一、光發(fā)送機（一）光發(fā)送機的基本組成

1均衡放大補償由電纜傳輸所產生的衰減和畸變，保證電、光端機間信號的幅度、阻抗適配，以便正確譯碼。

2碼型變換由均衡器輸出的仍是HDB3碼或CMI碼，前者是雙極性歸零碼（即+1，0、?1），后者是歸零碼。這兩種碼型都不適合在光纖通信系統(tǒng)中傳輸，通過碼型變換電路將雙極性碼變換為單極性碼，將歸零碼變換為不歸零碼（即NRZ碼），以適合光發(fā)送機的要求。一、光發(fā)送機（一）光發(fā)送機的基本組成

3復用利用一個大的傳輸信道來同時傳送多個低容量的用戶4擾碼擾碼可有規(guī)律地破壞長連“0”和長連“1”的碼流。從而達到“0”、“1”等概率出現(xiàn)，利于收端從線路數(shù)據碼流中提取時鐘。5時鐘提取提取PCM中的時鐘信號，供給碼型變換和擾碼電路使用。一、光發(fā)送機（一）光發(fā)送機的基本組成6調制（驅動）電路用經過擾碼后的數(shù)字信號對光源進行調制，讓光源發(fā)出的光信號強度隨電信號碼流的變化，形成相應的光脈沖送入光纖，即完成電/光變換任務。7光源產生作為光載波的光信號，并作為信號傳輸?shù)妮d體8溫度控制和功率控制控制電路包括自動溫度控制（ATC）電路和自動功率控制（APC）電路，以穩(wěn)定半導體激光器的工作溫度和輸出的平均光功率。一、光發(fā)送機（一）光發(fā)送機的基本組成9其他保護、監(jiān)測電路光源過流保護電路在光源二極管上反向并聯(lián)一只肖特基二極管，以防止反向沖擊電流過大。無光告警電路當光發(fā)送機電路出現(xiàn)故障，或輸入信號中斷，或激光器失效時，都將使激光器“較長時間”不發(fā)光，這時延遲告警電路將發(fā)出告警指示。LD偏流（壽命）告警當偏流大于原始值的3～4倍時，激光器壽命完結，發(fā)出延遲維修告警信號。一、光發(fā)送機（二）光源的調制

1光源通信用光源的要求：（1）發(fā)送的光波長應和光纖低損耗“窗口”一致，光譜單色性要好，以減小光纖色散對帶寬的限制。（2）電/光轉換效率高，發(fā)送光束的方向性要好，以利于提高光源與光纖之間的耦合效率。（3）發(fā)送的光功率足夠高，以便傳輸較遠的距離。（4）調制速率要高或響應速度要快。一、光發(fā)送機（二）光源的調制

1光源通信用光源的要求：（5）可靠性高，工作壽命長，工作穩(wěn)定性好，具有較高的功率穩(wěn)定性、波長穩(wěn)定性和光譜穩(wěn)定性。（6）溫度穩(wěn)定性好。（7）器件體積小，重量輕，安裝使用方便，價格便宜。一、光發(fā)送機一、光發(fā)送機（二）光源的調制2調制方式直接調制（內調制）是將電信號直接加在光源上，使其輸出的光載波信號的強度隨調制信號的變化而變化，即直接調制半導體激光器的注入電流。是光纖通信中最常用的通信方式。間接調制（外調制）即不直接調制光源，而是在光源輸出的通路上外加調制器來對光波進行調制。一般在高速大容量的光纖通信系統(tǒng)中或相干光通信系統(tǒng)中采用。二、數(shù)字光接收機光接收機的主要作用將光纖傳輸后的幅度被衰減、波形產生畸變的、微弱的