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光发送机(二)学习教材PPT课件


第十四讲 光发送机(二) 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 Uc LED LD C1 v R1 电流源 R2 Uin v1 v2 Ib Uin UB I0 -Ue (a)共发射极驱动电路 (b)射极耦合LD驱动电路 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 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 、张弛振荡频率 和幅度衰减时间 的表达式为: td ?r ?0 t d ? ? s p ln j j ? jth ( ? ? 其中 是注入电 流密度, 是阈值电流密度, jth 是张弛振荡幅度衰减到初始值的 1/e时的时间。 ? 0 ? 2? sp j j ? 1) ? sp? ph 是谐振腔内光子寿命, jth 是电子复合寿命, ?r ? 1 ? sp j ? ph jth ?0 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。 自动功率控制电路原理图 LD PD - + Ui V1 V2 信号参考 -U 直流参考 - A1 + Ib A3 V3 + A2 -U 自动功率控制电路原理 ? 从LD的背向输出光功率,经PD检测器检测、运算放大器A1 放大后送到比较器A3的反相输入端,同时,输入信号参考电 压和直流参考电压经A2比较放大后送到A3的

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