光发送机(光纤通信课件)

光端机本章目录内容重点 光端机光发送机光接收机光中继器光线路码型光纤通信系统的组成光纤通信的特点CONTENT掌握光发送机和光接收机的组成框图及工作原理。熟悉光中继器的组成框图及工作原理。学习本章的目的和要求掌握光通信常用的线路码型。光纤通信系统组成光纤通信系统主要包括光纤（光缆）和光端机。每一部光端机又包含光发送机和光接收机两部分，如果通信距离长时还要加光中继器，如图所示。光端机电端机(发)光源中继器光检测器光缆光源光缆光端机光检测器电端机(收)图光纤通信系统组成光纤通信系统组成光发送机光发送机是实现E/O转换的光端机。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后，再将已调的光信号耦合到光纤线路中进行传输。光接收机光接收机是实现O/E转换的光端机。其功能是将经光纤传输来的微弱的光信号，经光检测器转变为电信号，并对电信号进行放大、整形、再生后，生成与发送端相同的电信号，送到接收端的电端机。光纤通信系统组成光中继器光中继器是信号经过一段距离传输后，当信道信噪比不太大时，及时识别判决，以防止信道误码。电端机电端机在发送端把信息进行模/数转换并完成复用，然后将信号送入光发送端机。接收端完成相反的功能光发送机的作用是把从电端机送来的电信号转变成光信号，并送入光纤线路进行传输。因此对光发射机有一定的要求。有合适的输出光功率光发送机的输出光功率，通常是指耦合进光纤的功率，亦称入纤功率。入纤功率越大，可通信的距离就越长，但光功率太大也会使系统工作在非线性状态，对通信将产生不良影响。因此，要求光源应有合适的光功率输出，一般为0.01mW～5mW。一、光发送机有较好的消光比消光比的定义为全“1”码平均发送光功率与全“0”码平均发送光功率之比。 式中，P11为全“1”码时的平均光功率；P00为全“0”码时的平均光功率。一般要求EXT≥10dB。一、光发送机调制特性要好所谓调制特性好，是指光源的P−I曲线在使用范围内线性特性好，否则在调制后将产生非线性失真。一、光发送机（一）光发送机的基本组成数字光发送机的基本组成主要包括输入电路和电/光转换电路两大部分。输入电路电/光转换电路均衡放大、码型变换、复用、扰码、时钟提取电路。一、光发送机（一）光发送机的基本组成电/光转换电路有光源、光源的调制（驱动）电路、光源的控制电路（ATC和APC）及光源的监测和保护电路等。如图所示。

均放时钟来自电端机码型变换复用扰码调制光源光纤(APC)告警输出自动温度控制自动功率控制光监测(ATC)数字光发送机原理方框图一、光发送机（一）光发送机的基本组成

1均衡放大补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变，保证电、光端机间信号的幅度、阻抗适配，以便正确译码。

2码型变换由均衡器输出的仍是HDB3码或CMI码，前者是双极性归零码（即+1，0、−1），后者是归零码。这两种码型都不适合在光纤通信系统中传输，通过码型变换电路将双极性码变换为单极性码，将归零码变换为不归零码（即NRZ码），以适合光发送机的要求。一、光发送机（一）光发送机的基本组成

3复用利用一个大的传输信道来同时传送多个低容量的用户4扰码扰码可有规律地破坏长连“0”和长连“1”的码流。从而达到“0”、“1”等概率出现，利于收端从线路数据码流中提取时钟。5时钟提取提取PCM中的时钟信号，供给码型变换和扰码电路使用。一、光发送机（一）光发送机的基本组成6调制（驱动）电路用经过扰码后的数字信号对光源进行调制，让光源发出的光信号强度随电信号码流的变化，形成相应的光脉冲送入光纤，即完成电/光变换任务。7光源产生作为光载波的光信号，并作为信号传输的载体8温度控制和功率控制控制电路包括自动温度控制（ATC）电路和自动功率控制（APC）电路，以稳定半导体激光器的工作温度和输出的平均光功率。一、光发送机（一）光发送机的基本组成9其他保护、监测电路光源过流保护电路在光源二极管上反向并联一只肖特基二极管，以防止反向冲击电流过大。无光告警电路当光发送机电路出现故障，或输入信号中断，或激光器失效时，都将使激光器“较长时间”不发光，这时延迟告警电路将发出告警指示。LD偏流（寿命）告警当偏流大于原始值的3～4倍时，激光器寿命完结，发出延迟维修告警信号。一、光发送机（二）光源的调制

1光源通信用光源的要求：（1）发送的光波长应和光纤低损耗“窗口”一致，光谱单色性要好，以减小光纤色散对带宽的限制。（2）电/光转换效率高，发送光束的方向性要好，以利于提高光源与光纤之间的耦合效率。（3）发送的光功率足够高，以便传输较远的距离。（4）调制速率要高或响应速度要快。一、光发送机（二）光源的调制

1光源通信用光源的要求：（5）可靠性高，工作寿命长，工作稳定性好，具有较高的功率稳定性、波长稳定性和光谱稳定性。（6）温度稳定性好。（7）器件体积小，重量轻，安装使用方便，价格便宜。一、光发送机一、光发送机（二）光源的调制2调制方式直接调制（内调制）是将电信号直接加在光源上，使其输出的光载波信号的强度随调制信号的变化而变化，即直接调制半导体激光器的注入电流。是光纤通信中最常用的通信方式。间接调制（外调制）即不直接调制光源，而是在光源输出的通路上外加调制器来对光波进行调制。一般在高速大容量的光纤通信系统中或相干光通信系统中采用。二、数字光接收机光接收机的主要作用将光纤传输后的幅度被衰减、波形产生畸变的、微弱的