光數(shù)字發(fā)送機結(jié)構(gòu)原理

一個實用化的光發(fā)送機通常具有完善的控制線路。它具有信號驅(qū)動電路、光功率控制電路和溫度控制電路，如圖1所示。來自電數(shù)字終端設備的數(shù)字

信號進入光發(fā)送機的驅(qū)動電路以調(diào)制半導體激光器。為了保證發(fā)送光功率恒定，用一個光檢測器對半導體激光器輸出的光功率監(jiān)測。在半導體激光器的背向發(fā)光面監(jiān)測。光檢測器輸出的電流經(jīng)過功控電路回控半導體激光器的偏置電流或驅(qū)動電流，以維持輸出的光功率恒定。半導體激光器發(fā)送的光功率、波長、閾值均會受工作溫度影響。為了保證正常工作需采用溫控電路。在半導體激光器管鄰近裝有熱敏電阻測溫和致冷器控溫。熱敏電阻測得溫度變化，即經(jīng)溫控電路調(diào)節(jié)致冷器，以維持恒溫。致冷器是利用半導體帕爾貼效應來致冷的。帶有光檢測器、熱敏電阻和致冷器的激光器稱為激光器組件。

具有優(yōu)良溫度特性的激光器或因要求不高而采用發(fā)光二極管時，可不加溫控電路。

光發(fā)送機中有光源或電一光轉(zhuǎn)換元件，如半導體激光器、發(fā)光二極管等。長距離大容量的光纖通信系統(tǒng)，通常采用半導體激光器作光源，可直接調(diào)制。短距離小容量的常采用半導體發(fā)光二極管，簡單經(jīng)濟。光發(fā)射機的基本功能是將攜帶信息的電信號轉(zhuǎn)換成光信號，并將光信號送入光纖中。光發(fā)射機除了半導體光源及其驅(qū)動電路之外還包括使系統(tǒng)正常、可靠工作的一些輔助控制電路部分。

光源的驅(qū)動就是根據(jù)輸入的電信號產(chǎn)生相應的光信號的過程，采用的器件不同、調(diào)制方式的不同、輸入信號類型的不同都有不同的驅(qū)動方式。

LD的驅(qū)動

光發(fā)射機由輸入接口、光源、驅(qū)動電路、監(jiān)控電路、控制電路等構(gòu)成，其核心是光源及驅(qū)動電路。在數(shù)字通信中，輸入電路將輸入的信號(如PCM脈沖)進行整形，變換成適于線路傳送的碼型后通過驅(qū)動電路光源，或者送到光調(diào)制器調(diào)制光源輸出的連續(xù)光波。為了穩(wěn)定輸出的平均光功率和工作溫度，通常要設置一個自動的溫度控制及功率控制電路。

我們都知道，信息的處理都是在電的領(lǐng)域內(nèi)完成的，在光纖通信中，我們必須把電信號轉(zhuǎn)變成光信號，這樣才能在光纖上傳播。在光纖通信系統(tǒng)中，信息由LED或LD發(fā)出的光波所攜帶，光波就是載波，把信息加載到光波上的過程就是調(diào)制。光調(diào)制器就是實現(xiàn)從電信號到光信號的轉(zhuǎn)換的器件。

調(diào)制方式通常分為兩大類，即模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。

模擬調(diào)制又有兩類，一類是用模擬基帶信號直接對光源進行強度調(diào)制(D-IM);另一采用連續(xù)或脈沖的射頻(RF)波作為副載波，模擬基帶信號先對它的幅度、頻率或相位等進行調(diào)制，再用該受調(diào)制的副載波去強度調(diào)制光源。模擬調(diào)制的優(yōu)點是設備簡單，占有帶寬較窄，但它的抗干擾性能差，中繼時噪聲累積。

數(shù)字調(diào)制是光纖通信的主要調(diào)制方式，將模擬信號抽樣量化后，以二進制數(shù)字信號"1"或"0"對光載波進行通斷調(diào)制，并進行脈沖編碼(PCM)。數(shù)字調(diào)制的優(yōu)點是抗干擾能力強，中繼時噪聲及色散的影響不累積，因此可實現(xiàn)長距離傳輸，它的缺點是需要較寬的頻帶，設備也復雜。

按調(diào)制方式與光源的關(guān)系來分，有直接調(diào)制和外調(diào)制兩種。前者指直接用電調(diào)制信號來控制半導體光源的振蕩參數(shù)，得到光品的調(diào)幅波或調(diào)頻波，這種調(diào)制又稱內(nèi)調(diào)制;后者是讓光源輸出的幅度與頻率等恒定的光載波通過光調(diào)制器，光信號通過調(diào)制器實現(xiàn)對光載波的幅度、頻率及相位等進行調(diào)制，光源直接調(diào)制的優(yōu)點是簡單，但調(diào)制速率受到載流子壽命及高速率下的性能退化的限制。外調(diào)制方式需要調(diào)制器，結(jié)構(gòu)復雜，但可獲得優(yōu)良的調(diào)制性能，尤其適合于高速率下運行。

按被調(diào)制光波的參數(shù)分:強度調(diào)制、相位調(diào)制、偏振調(diào)制等。

目前光纖通信中應用最多的是光源的基帶直接強度調(diào)制、副載波強度調(diào)制及數(shù)字調(diào)制，高速率時采用外調(diào)制。

系統(tǒng)對光源的要求是很高的，包括:

1. 波長穩(wěn)定性要求:WDM系統(tǒng)對光源發(fā)射波長的穩(wěn)定性具有較高的要求，波長的漂移將導致信道之間的串擾。

2. 功率穩(wěn)定性要求:某信道功率的漂移，不僅影響本信道的傳輸性能，而且通過EDFA的瞬態(tài)效應影響其它信道的性能。

光源的控制電路主要包括溫度控制和功率控制電路，它們的作用就是消除溫度變化和器件老化的影響，穩(wěn)定發(fā)射機性能，其它的控制電路還有光源慢啟動保護電路、激光器反向沖擊電流保護電路、激光器過流保護電路和激光器關(guān)斷電路。

在高速公路、銀行、電力、電信等的監(jiān)控領(lǐng)域都要求對視頻信號進行遠程的傳輸，目前主要的解決方法是利用光端機將視頻信號或?qū)⒁曨l信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號通過光纖進行，光纖有單纖和多纖之分，這兩種光纖由于能提供的帶寬以及接不同而使實際應用的解決方案有很大的不同。

由于光纖資源的寶貴，傳輸?shù)膸捯蟾庸?jié)省，不僅要求進行單纖的傳輸，而且要求單纖的多路傳輸。現(xiàn)在的光端機廣泛的采用WDM和CWDM。WDM技術(shù)通過利用光復用器將在不同光纖中傳輸?shù)牟ㄩL結(jié)合到一根光纖中傳輸來實現(xiàn)。在鏈路的接收端，利用解復用器將分解后的波長分別送到不同的光纖，后者分別接到不同的接收機，WDM是最早被利用在光端機上的波分復用技術(shù)。