光數(shù)字發(fā)送機(jī)簡介

光發(fā)送機(jī)中有光源或電一光轉(zhuǎn)換元件，如半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體發(fā)光二極管，簡單經(jīng)濟(jì)。光發(fā)射機(jī)的基本功能是將攜帶信息的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并將光信號(hào)送入光纖中。光發(fā)射機(jī)除了半導(dǎo)體光源及其驅(qū)動(dòng)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。

一個(gè)實(shí)用化的光發(fā)送機(jī)通常具有完善的控制線路。它具有信號(hào)驅(qū)動(dòng)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(shè)備的數(shù)字

信號(hào)進(jìn)入光發(fā)送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路以調(diào)制半導(dǎo)體激光器。為了保證發(fā)送光功率恒定，用一個(gè)光檢測器對半導(dǎo)體激光器輸出的光功率監(jiān)測。在半導(dǎo)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(dǎo)體激光器的偏置電流或驅(qū)動(dòng)電流，以維持輸出的光功率恒定。半導(dǎo)體激光器發(fā)送的光功率、波長、閾值均會(huì)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(dǎo)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(dǎo)體帕爾貼效應(yīng)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(shí)，可不加溫控電路。

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

LD的驅(qū)動(dòng)

光發(fā)射機(jī)由輸入接口、光源、驅(qū)動(dòng)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(dòng)電路。在數(shù)字通信中，輸入電路將輸入的信號(hào)(如PCM脈沖)進(jìn)行整形，變換成適于線路傳送的碼型后通過驅(qū)動(dòng)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(shè)置一個(gè)自動(dòng)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(hào)轉(zhuǎn)變成光信號(hào)，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(shí)現(xiàn)從電信號(hào)到光信號(hào)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(hào)直接對光源進(jìn)行強(qiáng)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(hào)先對它的幅度、頻率或相位等進(jìn)行調(diào)制，再用該受調(diào)制的副載波去強(qiáng)度調(diào)制光源。模擬調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，占有帶寬較窄，但它的抗干擾性能差，中繼時(shí)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(hào)抽樣量化后，以二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)"1"或"0"對光載波進(jìn)行通斷調(diào)制，并進(jìn)行脈沖編碼(PCM)。數(shù)字調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，中繼時(shí)噪聲及色散的影響不累積，因此可實(shí)現(xiàn)長距離傳輸，它的缺點(diǎn)是需要較寬的頻帶，設(shè)備也復(fù)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(hào)來控制半導(dǎo)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(hào)通過調(diào)制器實(shí)現(xiàn)對光載波的幅度、頻率及相位等進(jìn)行調(diào)制，光源直接調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)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(fù)雜，但可獲得優(yōu)良的調(diào)制性能，尤其適合于高速率下運(yùn)行。

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

目前光纖通信中應(yīng)用最多的是光源的基帶直接強(qiáng)度調(diào)制、副載波強(qiáng)度調(diào)制及數(shù)字調(diào)制，高速率時(shí)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(dǎo)致信道之間的串?dāng)_。

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(yīng)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(jī)性能，其它的控制電路還有光源慢啟動(dòng)保護(hù)電路、激光器反向沖擊電流保護(hù)電路、激光器過流保護(hù)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(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程的傳輸，目前主要的解決方法是利用光端機(jī)將視頻信號(hào)或?qū)⒁曨l信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)通過光纖進(jìn)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(shí)際應(yīng)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(jìn)行單纖的傳輸，而且要求單纖的多路傳輸?，F(xiàn)在的光端機(jī)廣泛的采用WDM和CWDM。WDM技術(shù)通過利用光復(fù)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(shí)現(xiàn)。在鏈路的接收端，利用解復(fù)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(jī)，WDM是最早被利用在光端機(jī)上的波分復(fù)用技術(shù)。