光源和光发送机

光源和光发送机第一页，共九十七页，2022年，8月28日本章重点（1）掌握光与物质的相互作用的三种基本过程；构成激光器的必须具备的条件；半导体激光器的工作特性；（2）掌握发光二极管LED的工作特性（3）光发射机的基本组成及功能

(4)光源的调制方式、调制特性、调制电路（5）光纤线路码型的种类第二页，共九十七页，2022年，8月28日本章内容提要3.0激光基础知识3.1半导体光源3.2光源调制3.3光发送机第三页，共九十七页，2022年，8月28日3.0激光基础知识光与物质相互作用的三种基本方式粒子数反转分布能带PN结第四页，共九十七页，2022年，8月28日光与物质相互作用的三种基本方式

自发辐射——无外界激励而高能级电子自发跃迁到低能级，同时释放出光子。受激辐射——高能级电子受到外来光作用，被迫跃迁到低能级，同时释放出光子，且产生的新光子与外来激励光子同频同方向，为相干光。受激吸收——低能级电子在外来光作用下吸收光能量而跃迁到高能级。

第五页，共九十七页，2022年，8月28日

E2

E1

E2

E1

hf12

hf12

hf12

hf12

初态

终态(b)自发辐射(c)受激辐射(a)受激吸收能级与电子跃迁示意图第六页，共九十七页，2022年，8月28日粒子数反转分布

设在单位物质中低能级电子数和高能级电子数分别为N1和N2物质在正常状态下N1＞N2，受激吸收与受激辐射的速率分别比例于N1和N2且比例系数相等，此时光通过该物质时，光强会衰减，物质为吸收物质。若N2＞N1，受激吸收小于受激辐射，光通过该物质时，光强会放大，该物质成为激活物质。N2＞N1的分布与正常状态相反，故称为粒子数反转分布。第七页，共九十七页，2022年，8月28日半导体的能带理论1、晶体的能带晶体的能谱在原子能级的基础上按共有化运动的不同而分裂成若干组。每组中能级彼此靠得很近，组成有一定宽度的带，称为能带。内层电子态之间的交叠小，原子间影响弱，分成的能带比较窄，外层电子态之间的交叠大，分成的能带比较宽。第八页，共九十七页，2022年，8月28日2在半导体中的能带：

价带（valenceband）:形成共价键的价电子所占据的能带称为价带。较低的能量

满带：价带下面的能带是被电子占满了，称为满带。导带（conductionband）:价带上面邻近的空带（自由电子占据的能带）称为导带。

导带和价带通过禁带（energygap）来分开，电子可以在价带或者导带所对应的轨道上活动，但决不能在它们之间－－禁带上活动。一旦有外加能量，它们中的某些将获得足够的能量来跃过禁带，占据导带的能级。我们称这些电子是“受激的”。第九页，共九十七页，2022年，8月28日3费米－狄拉克统计电子是费米子(自旋量子数为1/2)，符合泡里不相容原理。电子在各能级中的分布，服从费米－狄拉克统计。费米能级不是一个可以被电子占据的实在的能级，它是反映电子在各能级中分布情况的参量，具有能级的量纲。第十页，共九十七页，2022年，8月28日4、各种半导体中电子的统计分布根据费米分布规律，可以画出各种半导体中电子的统计分布。如图所示第十一页，共九十七页，2022年，8月28日光辐射与能带第十二页，共九十七页，2022年，8月28日本征材料和非本征材料本征材料：不含杂质的理想材料，因为晶体中原子的热运动，价带中的某些电子可以获得足够的能量而激励到导带，同时在价带中留下一个空穴。非本征材料：向晶体中掺微量的V族或III族元素，（如P,As,Sb）可使晶体的导电性能大为增加，掺杂后的半导体称为非本征半导体材料。第十三页，共九十七页，2022年，8月28日N型材料和P型半导体N型半导体：如果掺入的是V族元素，在核外电子有5个，其中四个与Si形成共价键，余下一个电子可以用来传导电流，由于这种材料是由电子来导电的称为N型材料。P型半导体：如果掺入的是III族元素，在核外电子有3个，其中三个与Si形成共价键，余下一个空穴用来传导电流，由于这种材料是由空穴流动来导电的称为P型材料第十四页，共九十七页，2022年，8月28日多数载流子与少数载流子多数载流子：浓度高的载流子，N型材料中的电子或P型材料中的空穴。少数载流子：浓度低的低流子，N型材料中的空穴或P型材料中的电子。第十五页，共九十七页，2022年，8月28日p-n结的形成

当P型半导体和N型半导体形成PN结时，载流子的浓度差引起扩散运动，P区的空穴向N区扩散，剩下带负电的电离受主，从而在靠近PN结界面的区域形成一个带负电的区域。同样，N区的电子向P区扩散，剩下带正电的电离施主，从而造成一个带正电的区域。载流子扩散运动的结果形成了一个空间电荷区，称为PN结。

第十六页，共九十七页，2022年，8月28日1、PN结具有单向导电性当PN结加上正向电压时，外加电压的电场方向消弱了自建场，P区的空穴通过PN结流向N区，N区的电子也流向P区，形成正向电流。由于P区的空穴和N区的电子都很多，所以这股正向电流是大电流。当PN结加反向电压时，外电场的方向和自建场相同，多数载流子将背离PN结的交界面移动，使空间电荷区变宽。空间电荷区内电子和空穴都很少，它变成高阻层，因而反向电流非常小。第十七页，共九十七页，2022年，8月28日2PN结的能带第十八页，共九十七页，2022年，8月28日3增益区的形成对于兼并型P型半导体和兼并型N型半导体形成的PN结，当注入电流(或正向电压)加大到某一值后，准费米能级EfC和EfV的能量间隔大于禁带宽度，PN结里出现一个增益区(也叫有源区)。实现了粒子数反转。这个区域对光子能量满足

Eg＜hν＜e0V的光子有光放大作用。半导体激光器的辐射就发生在这个区域。第十九页，共九十七页，2022年，8月28日

3.1半导体光源

光源材料与发射波长从激射波长出发来选择半导体材料有源区材料应该是直接带隙的，从量子力学来看具有较高的跃迁几率。不需要粒子参与来满足动量守恒。虽没有单元素半导体是直接带隙的，但有许多二元化合物都是直接带隙的,如Al,Ga,In,和一种V族元素如P,As,Sb化合而成。第二十页，共九十七页，2022年，8月28日材料带隙的大小决定着LED发射光波的波长第二十一页，共九十七页，2022年，8月28日对于Ga1-xAlxAs,0≤x≥0.37Eg=1.414+1.266x+0.266x2确定Eg后就可以得到峰值发光波长。第二十二页，共九十七页，2022年，8月28日3.1.1半导体激光器1半导体激光器输出激光的必要条件和模式2外量子效率3频率特性4温度特性5半导体激光器的结构6单纵模激光器第二十三页，共九十七页，2022年，8月28日1、LD输出激光的必要条件粒子数反转分布光反馈(光学谐振腔)激光振荡的阈值条件半导体激光器输出激光的必要条件和模式第二十四页，共九十七页，2022年，8月28日正反馈：光放大和正反馈第二十五页，共九十七页，2022年，8月28日光学谐振腔

光学谐振腔——由两个反射率分别为R1和R2的平行反射镜构成。腔内物质具备粒子数反转分布，可用其产生的自发辐射光作入射光，经反射镜反射沿轴线方向传播的光被放大，沿非轴线方向传播的光被减弱，反射光经反射镜多次反射不断被放大，方向性不断改善，使增益大幅度提高。第二十六页，共九十七页，2022年，8月28日激光振荡阈值条件激活物质在被置于光学谐振腔后，能对光的频率和方向进行选择，可获得连续的光放大和激光振荡输出激光起振阈值条件：腔内增益与损耗相当时开始建立稳定的激光振荡，阈值条件为：是

阈值光增益系数；

是谐振腔内激活物质的吸收系数为谐振腔长度为激光腔的反射损耗

阈值条件即为增益值正好等于总损耗第二十七页，共九十七页，2022年，8月28日激光发射效应和输入输出特性曲线a)增益与损耗第二十八页，共九十七页，2022年，8月28日b)输入输出曲线c)测量输入输出用的设备输出功率与激光器驱动电流的关系LD的输出功率为几至一百多毫瓦,用于光纤通信的一般为几毫瓦第二十九页，共九十七页，2022年，8月28日第三十页，共九十七页，2022年，8月28日2辐射模式（1）.常规激光二极管辐射的光束第三十一页，共九十七页，2022年，8月28日（2）.纵模与横模

在半导体激光器的谐振腔内，辐射光建立起的电磁场模式称为谐振腔模式。划分为横电(TE)模式和横磁(TM)模式两类，通过沿谐振腔主轴分布的纵向电磁场、水平横向电磁场描述。在多层介质波导谐振腔，激光以一定的模式振荡。纵模：谐振腔内部沿轴向形成的稳定的驻波场称为纵模。不同的频率（波长）构成不同模式，它与腔长L相关。横模：谐振腔横截面上场的分布形式。第三十二页，共九十七页，2022年，8月28日横模：谐振腔横截面上场的分布形式第三十三页，共九十七页，2022年，8月28日第三十四页，共九十七页，2022年，8月28日激光中出现多个纵模也就是出现多种频率，影响了激光的单色性。FP腔纵模，纵模数由腔长决定。横模：由于腔边缘的反射光形成横模。纵模：沿轴向形成的稳定的驻波场不同的频率（波长）构成不同模式第三十五页，共九十七页，2022年，8月28日在谐振腔中，光波是在两平面反射镜之间往复传输的，只有平面镜间距离是半波长的整数倍时，光波才能得到彼此加强，即

式中，λ为光波的波长，n为增益介质的折射率，m=1，2，…。利用，可将上式重写成

式中，f为光波的频率，c为光速。只有那些有增益且增益大于损耗的模式才能在激光的输出光谱中存在。若只剩下一个模称为单纵模激光器，否则称为多纵模激光器。相邻两纵模之间的频率之差

第三十六页，共九十七页，2022年，8月28日图3.10MLM和SLM的光谱

(a)MLM的光谱；(b)SLM的光谱第三十七页，共九十七页，2022年，8月28日二.外量子效率定义：外微分量子效率为超过阈值时每个电子-空穴对的幅射性复合所产生的光子数，P、I分别为激光器输出光功率和驱动电流实验室常通过辐射光功率P与驱动电流I曲线的直线部分来计算：Eg为带隙能量(eV).第三十八页，共九十七页，2022年，8月28日三.频率特性在直接光强度调制下，激光器输出光功率P和调制频率f的关系为：

P(f)=式中，fr和ξ分别称为弛豫频率和阻尼因子，Ith和I0分别为阈值电流和偏置电流；I′是零增益电流，高掺杂浓度的LD，I′=0，低掺杂浓度的LD,I′=(0.7~0.8)Ith；τsp为有源区内的电子寿命，τph为谐振腔内的光子寿命。

第三十九页，共九十七页，2022年，8月28日图3.11示出半导体激光器的直接调制频率特性。弛豫频率fr是调制频率的上限，一般激光器的fr为1~2GHz。目前激光器可达到10GHz以上.在接近fr处，数字调制要产生弛豫振荡，模拟调制要产生非线性失真图3.11半导体激光器的直接调制频率特性第四十页，共九十七页，2022年，8月28日四.温度特性激光器输出光功率随温度而变化有两个原因：一是激光器的阈值电流Ith随温度升高而增大，二是外微分量子效率ηd随温度升高而减小。温度升高时，Ith增大，ηd减小，输出光功率明显下降，达到一定温度时，激光器就不激射了当对激光器进行脉冲调制时，阈值电流随温度呈指数变化，在一定温度范围内，可以表示为

Ith=I0exp阈值电流对温度的变化非常敏感,长波长更敏感.ηd随温度变化不十分敏感.例如，GaAlAsGaAs激光器在77K时ηd≈50%，在300K时，ηd≈30%。第四十一页，共九十七页，2022年，8月28日

图3.12PI曲线随温度的变化第四十二页，共九十七页，2022年，8月28日精心设计的双异质结构是优质激光二极管高效工作的关键五.半导体激光器的结构

第四十三页，共九十七页，2022年，8月28日(a)能量电子空穴EgpP-(AlGaAs)N-(AlGaAs)P-(GaAs)(b)(c)(d)折射率光场分布EgnEg有源层的材料是P型砷化镓GaAs材料，限制层分别是P型和N型砷化镓铝AlGaAs材料，在它们的界面上分别形成两个PN结，我们把这类由异种半导体相接的结构称为双异质结双异质结构能级结构第四十四页，共九十七页，2022年，8月28日六.单模激光器什么是单模激光器：工作在单纵模和单横模状态，这样的激光器具有很窄的谱线宽度。获得单纵模的一条途径：减少谐振腔长度L，使得相邻模式间频率间隔大于激光器的跃迁线宽，于是也就只有一个纵模落在器件的增益内。我们以前讨论的激光器反射镜是平行的，称作法布里-珀罗(Fabry-Perot)激光器，对于这种激光器，只有靠减少腔长L来获得单纵模，但制作很难。因此出现了新的类型的单纵模激光器。第四十五页，共九十七页，2022年，8月28日分布反馈式(DFB：Distributed-FeedBack))激光器。在异质结激光器具有光放大作用的有源层附近，刻上波纹结构的光栅，激光振荡不是由反射镜来提供ΛP有源区布拉格反射器N光输出L第四十六页，共九十七页，2022年，8月28日DFB工作原理其工作原理可以用布喇格(Bragg)反射来说明。波纹状光栅是由于材料折射率的周期性变化而形成的，在一的条件下，所有反射光都同相叠加，形成某方向的主极强。当光波接近布拉格波长时形成相互叠加强等式中ne是模式的有效折射率，k是光栅的阶数。一阶光栅(k=1)的耦合最强第四十七页，共九十七页，2022年，8月28日DBR激光器波纹光栅在有源区的外面，从而避免了在制作过程中对有源层造成的晶格损伤ΛP有源区布拉格光栅N光输出第四十八页，共九十七页，2022年，8月28日DR激光器分布反射激光器由有源分布反射器和无源分布反射器组成,这种结构有很高的效率和输出功率.第四十九页，共九十七页，2022年，8月28日

发光二极管（LED）光纤通信用的半导体LED发出的是不可见的红外光，而显示所用LED发出的是可见光应用于通信技术的某些特定部分：相对较短距离和较低带宽的网络。局域网是基于发光二极管的发送器的最主要的应用领域。制作成本低廉，产量高

第五十页，共九十七页，2022年，8月28日一.LED:工作的原理

正偏电压V促使电子和空穴进入耗尽区并且发生复合。第五十一页，共九十七页，2022年，8月28日发光二极管的工作原理LED发射的是自发辐射光（非相干光）。大多采用双异质结结构，把有源层夹在P型和N型限制层间，但没有光学谐振腔，故无阈值。LED分为正面发光型、边发光型和超辐射发光二极管，边发光型LED的驱动电流较大，输出光功率小，但光束发射角小，与光纤的耦合效率高，故入纤光功率比面发光型LED高。第五十二页，共九十七页，2022年，8月28日

二.

LED的基本结构

发光二极管常分为三种类型，它们是面发光二极管、边发光二极管、超辐射发光二极管。

1.面发光二极管

下图是面发光二极管的典型结构。它由N－P—P双异质结构成。这种LED发射面积限定在一个小区域内，该区域的横向尺寸与光纤尺寸相近。面发光二极管输出的功率较大，一般注入100mA电流时，就可达几个毫瓦，但光发散角大，水平和垂直发散角都可达到120°，与光纤的耦合效率低。

球透镜环氧树脂N层发光区(a)正面发光型第五十三页，共九十七页，2022年，8月28日2.边发光二极管

下图是边发光ELED（EdgeEmitting）二极管的典型结构。

边发光二极管，也采用了双异质结结构。利用SiO2掩模技术，在P面形成垂直于端面的条形接触电极(约40~50μm)，从而限定了有源层的宽度；同时，增加光波导层，进一步提高光的限定能力，把有源区产生的光辐射导向发光面，以提高与光纤的耦合效率。其有源层一端镀高反射膜，另一端镀增透膜，以实现单向出光。在垂直于结平面方向，发散角约为30°，具有比面发光二极管高的输出耦合效率。

图3.2.2边发光二极管的结构第五十四页，共九十七页，2022年，8月28日3.超辐射发光二极管

超辐射发光二极管是一种介于激光二极管LD和发光二极管LED之间的半导体光源，它的出现和发展是受到光纤陀螺的驱动，对它的要求是有高的功率输出并有宽的光谱宽度。它的结构大体上与激光器的结构相似。除了条形金属接触部分没有扩展到二极管芯片整个长度外，其他部分的长度与条形激光器相同。这种结构的目的是使得SLD既有很高的输出功率而又不产生激射振荡，因为要使输出功率增加，最简单办法是增大注入电流，但是，过高的注入电流可能会导致激射振荡。非泵浦的后尾部区域是后向光波的吸收体，仅有前向光波被放大。

目前，超辐射发光二极管在光纤通信中的应用还比较少。

第五十五页，共九十七页，2022年，8月28日三.发光二极管的工作特性

光谱特性光束空间分布输出光功率特性

频率特性

第五十六页，共九十七页，2022年，8月28日

LED的光谱特性

发光二极管发射的是自发辐射光，没有光学谐振腔对波长的选择，谱线宽，短波长LED谱线宽度为30～50nm。长波长LED的谱线宽度为60～120nm。1300波长/nm相对光强Δλ=70nm第五十七页，共九十七页，2022年，8月28日LED的光束空间分布

正面发光型的半功率点辐射角为120o，侧面发光型的平行发射角为120o，垂直发射角为25o～35o。LED与光纤的耦合效率一般低于10%。第五十八页，共九十七页，2022年，8月28日辐射模式—辐射的空间模式第五十九页，共九十七页，2022年，8月28日辐射波长

辐射波长是由半导体的禁带决定的第六十页，共九十七页，2022年，8月28日进入光纤的耦合光

被耦合进入一个数值孔径(NA)的阶跃折射率光纤的光功率。可以通过下面的公式计算:

第六十一页，共九十七页，2022年，8月28日输出光功率特性

发光二极管实际输出的光子数远远小于有源区产生的光子数，一般外微分量子效率ηd小于10%。两种类型发光二极管的输出光功率特性示于图3.16。驱动电流I较小时，P-I曲线的线性较好；I过大时，由于PN结发热产生饱和现象，使P-I曲线的斜率减小。在通常工作条件下，LED工作电流为50~100mA，输出光功率为几mW，由于光束辐射角大，入纤光功率只有几百μW。第六十二页，共九十七页，2022年，8月28日

图3.16发光二极管(LED)的P-I特性100边发光二极管P(mW)I(mA)LD面发光二极管超辐射发光二极管200123第六十三页，共九十七页，2022年，8月28日频率特性发光二极管的频率响应：|H(f)|=式中，f为调制频率，P(f)为对应于调制频率f的输出光功率，τe为少数载流子(电子)的寿命。定义fc为发光二极管的截止频率，当f=fc=1/(2πτe)时，|H(fc)|=，最高调制频率应低于截止频率。图3.17示出发光二极管的频率响应，图中显示出少数载流子的寿命τe和截止频率fc的关系。对有源区为低掺杂浓度的LED，适当增加工作电流可以缩短载流子寿命，提高截止频率。在一般工作条件下，正面发光型LED截止频率为20~30MHz，侧面发光型LED截止频率为100~150MHz。第六十四页，共九十七页，2022年，8月28日

图3.17发光二极管(LED)的频率响应

第六十五页，共九十七页，2022年，8月28日3.2光源的调制方式直接调制是把要传送的信号转变成电流信号注入LD或LED,从而获得相应光信号.仅适用于LD或LED,输出光功率与注入电流成正比.适用于2.5Gb/S以下的系统间接调制是利用晶体的电光效应磁光效应声光效应等性质对激光调制,是在激光形成以后加载调制信号.既适合于半导体激光器,也适合于其他类型的激光器.适用于2.5Gb/S以上的系统第六十六页，共九十七页，2022年，8月28日3.3光发送机光发射机的基本组成(直接调制)1.光源将电信号转变成光信号2.调制电路光源驱动3.控制制电路温度控制输出功率控制4.线路编码电路将双极性码编码成适合于光纤传输的线路码型第六十七页，共九十七页，2022年，8月28日3.3.1线路编码第六十八页，共九十七页，2022年，8月28日单极性码与双极性码第六十九页，共九十七页，2022年，8月28日第七十页，共九十七页，2022年，8月28日NRZ与RZ的比较NRZ码优点:占据的频带宽度窄，是RZ码的一半.缺点是:当出现长连“1”或“0”时，光脉冲没有“有”和“无”的交替变化，这对于接收时对比特时钟的提取是不利的。

RZ码优点：解决了连“1”的问题，但长连“0”问题仍然存在。缺点是：占据较宽的频带。第七十一页，共九十七页，2022年，8月28日扰码在系统光发射机的调制器前，需要附加一个扰码器，将原始的二进制码序列加以变换，使其接近于随机序列。相应地，在光接收机的判决器之后，附加一个解扰器，以恢复原始序列。扰码与解扰可由反馈移位寄存器和对应的前馈移位寄存器实现。扰码改变了“１”码与“0”码的分布，从而改善了码流的一些特性。例如：扰码前：1100000011000…

扰码后：1101110110011…

但是，扰码仍具有下列缺点：第七十二页，共九十七页，2022年，8月28日①不能完全控制长串连“１”和长串连“0”序列的出现；②没有引入冗余，不能进行在线误码监测；③信号频谱中接近于直流的分量较大，不能解决基线漂移。因为扰码不能完全满足光纤通信对线路码型的要求，所以许多光纤通信设备除采用扰码外还采用其它类型的线路编码。第七十三页，共九十七页，2022年，8月28日分组码(mBnB码)mBnB码又称分组码（BlockCode)，它是把输入信号码流中每m比特分为一组，然后变换为n比特，且n>m，这就是说变换后码组比特数比变换前大，这就是使得变换后的码流有了“富余”，在码流中出除了可以传原来的信息外，还可以传送与误码监测等有关的信息、另一方面，经过适当编码后还可以改善定时信息的提取和直流分量的起伏问题。因为它没有长的连1和0，所以没有基线漂移的问题。新分组仍以NRZ码或RZ码格式传输第七十四页，共九十七页，2022年，8月28日

分组变换码（mBnB码）

把输入的二进制原始码流按m比特为一组进行分组，然后把每个分组变换成一个n比特的二进制码，并在同样大小的时隙内输出。特点：

1）

码流中“1”“0”码概率相等，连“1”“0”的数目减少，定时信息丰富。

2）

直流分量少，基线漂移小。

3）码流中引入一定冗余度，便于在线误码监测。

第七十五页，共九十七页，2022年，8月28日以5B6B为例（1）编码情况按照数学的排列理论可知，由0和1组成的五位和六位码，可以有如下的排列：五位码的排列数：25＝32种六位码的排列数：26＝64种第七十六页，共九十七页，2022年，8月28日（2）码流平衡情况分析如果将64种排列一一列出来可以发现：

a)六位码中含有三个1和0的平衡码组共有20个，所谓平衡是指在一个码组中0和1和个数相同。显然这样的码组在信码流中对保持码流的直流分量的稳定是有利的

b)六位码组中念有四个1和两个0，或四个0两个1的不平衡码组各有15个，虽然不平衡，但相差不大，只选了其中的各12组。

c)除了上述两种码组外，还有64－20－2×15＝14种码组，由于1和0相差太大，不利于稳定码流中的直流分量，因此不选用。第七十七页，共九十七页，2022年，8月28日(3)码组的选用首先选取码组中包含有三个”0”和三个”1”和20个平衡码组再选取含有四个1和二个0的不完全平衡的码组，即2×15＝30个码组中的2×12＝24个码组，并为正负二种模式，正模式1个数多，当码流中出现上述某个模式后，则后一码组应选用另一种模式，由于正负交替使用，保持了信码流中0和1的概率相同，从面保持直流分量的稳定，基线不起伏。对上述0和1个数相差太大的未选用在5B6B的64个码组中只用了20+2×12=44个码组，还有64－44＝20外码组没有使用，这样一旦出现这20个码组中任一组，必定在传输过程中出现误码，由此即可通过编码方式对系统进行误码监测，通常把这种不使用的码称为禁字第七十八页，共九十七页，2022年，8月28日第七十九页，共九十七页，2022年，8月28日编码器组合逻辑电路组成一块专用编译码的集成块将设计好的码表存贮到PROM内构成（国内）第八十页，共九十七页，2022年，8月28日

插入码（mB1X码）

把输入的二进制原始码流按m比特为一组进行分组，然后在每个分组末按一定规律插入一个码，组成（m+1）位为一组的线路码流。可分为mB1P码、mB1C码、mB1H码。优点：码速提高不大，误码增值小；可实现在线误码监测、区间通信和辅助信息传送。缺点：码流的频谱特性不如mBnB码，但在扰码后在进行mB1X码变换，就可以满足通信系统的要求。第八十一页，共九十七页，2022年，8月28日插入码mB1C码把原始码流分成每m比特(mB)一组，然后在每组mB码的末尾插入1比特补码，mB码为：100110001101……mB1C码为：1001110100101010……C码的作用是引入冗余码，可以进行在线误码率监测；同时改善了“0”码和“1”码的分布，有利于定时提取。mB1H码是mB1C码演变而成的，即在mB1C码中，扣除部分C码，并在相应的码位上插入一个混合码(H码)，所以称为mB1H码。所插入的H码可以根据不同用途分为三类：第一类是C码，它是第m位码的补码，用于在线误码率监测；第二类是L码，用于区间通信；第三类是G码，用于帧同步、公务、数据、监测等信息的传输。第八十二页，共九十七页，2022年，8月28日3.3.2调制电路数字调制电路采用电流开关电路.

要求:开关速度快,有良好的电流脉冲数字信号Uin从三极管V的基极输入，通过集电极的电流驱动LED。数字信号“0”码和“1”码对应于V的截止和饱和状态，电流的大小根据对输出光信号幅度的要求确定。这种驱动电路适用于10Mb/s以下的低速率系统第八十三页，共九十七页，2022年，8月28日LD数字调制电路电流源为由V1和V2组成的差分开关电路提供恒定的偏置电流.数字电信号Uin从V1基极输入。当信号为“0”码时，V1基极电位比UB高而抢先导通，V2截止，LD不发光;反之，当信号为“１”码时，V1基极电位比UB低，V2抢先导通，驱动LD发光。V1和V2处于轮流截止和非饱和导通状态，有利于提高调制速率。当三极管截止频率fr≥4.5GHz时，这种电路的调制速率可达300Mb/s。第八十四页，共九十七页，2022年，8月28日（3）反馈稳定LD驱动电路图是利用反馈电流使输出光功率稳定的LD驱动电路，其控制过程如下：

反馈稳定LD驱动电路第八十五页，共九十七页，2022年，8月28日调制特性(直接调制的瞬态特性)电光延迟和张驰振荡

电光延迟:当阶跃电流注入时,有源区里的自由电子密度n增加,由于n的增加与时间呈指数关系,当小于阈值电子密度nth,激光器不激射,因此输出光脉冲与注入电流脉冲之间存在一个初始延迟时间,其数量级为ns.

原因是载流子密度达到激光阈值需要0.5~2.5ns.偏置电流越大,延迟时间越小.

第八十六页，共九十七页，2022年，8月28日张驰振荡:当电流脉冲注入激光器后,输出光脉表现出衰减式振荡.与电子自发复合和