光發(fā)射機及光接收機及光纖通信系統(tǒng).doc

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1、.第八章光發(fā)射機與光接收機及光纖通信系統(tǒng)（4課時）韋文生本章內(nèi)容簡介光發(fā)射機是實現(xiàn)電/光轉換的光端機。它由光源、驅動器和調制器組成。其功能是將來自于電端機的電信號對光源發(fā)出的光波進行調制，成為已調光波，然后再將已調的光信號耦合到光纖或光纜去傳輸。光接收機是實現(xiàn)光/電轉換的光端機。它由光檢測器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經(jīng)光檢測器轉變?yōu)殡娦盘?，然后再將這微弱的電信號經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端機去。（一）學習者分析：本章為光發(fā)射機與光接收機及光纖通信系統(tǒng)的基礎知識，是光源及其驅動電路、光探測器及其驅動電路、光通信系統(tǒng)的綜合應用。學生學習了

2、前面各章的知識，應該概括起來，對光通信系統(tǒng)有綜合的認識。（二）教學目標：使學生掌握光發(fā)射機與光接收機及光纖通信系統(tǒng)的基本原理和結構組成，以及對光纖通信系統(tǒng)基本參數(shù)的認識。（三）主要內(nèi)容（重點、難點）和方法：2光發(fā)射機與光接收機的基本原理和結構組成；2光纖通信系統(tǒng)的基本原理和結構組成。2措施：通過理論知識講授、動畫演示、圖形解釋、例題分析使學生牢記光發(fā)射機與光接收機的基本原理和結構組成；光纖通信系統(tǒng)的基本原理和結構組成。（四）基本要求：2掌握光發(fā)射機與光接收機的基本原理和組成結構；2掌握光纖通信波分復用技術的基本組成結構和原理。（五）教學要點：重點闡述光發(fā)射機模擬/數(shù)字調制的工

3、作原理及各項基本指標的含義，以及有關光源各種電路的原理；光接收機的原理、性能指標、光纖通信波分復用技術的原理框圖。（六）教學特點：是本課程中光源、探測器、光傳輸..等內(nèi)容的綜合；為本課程其它學習內(nèi)容的概括總結，為光通信系統(tǒng)的理解奠定基礎。（七）教學安排：第一節(jié)2課時；第二節(jié)1課時；第三節(jié)1課時。第一節(jié)光發(fā)射機---光纖通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖枪庑盘枺鳛楣饫w通信系統(tǒng)的光源，便成為重要的器件之一。它的作用是產(chǎn)生作為光載波的光信號，作為信號傳輸?shù)妮d體攜帶信號在光纖傳輸線中傳送。由于光纖通信系統(tǒng)的傳輸媒介是光纖，因此作為光源的發(fā)光器件，應滿足以下要求：---(1)體積小，與光纖之間有較高的

4、耦合效率；---(2)發(fā)射的光波波長應位于光纖的三個低損耗窗口，即0.85μm、1.31μm和1.55μm波段；---(3)可以進行光強度調制；---(4)可靠性高，要求它工作壽命長、工作穩(wěn)定性好，具有較高的功率穩(wěn)定性、波長穩(wěn)定性和光譜穩(wěn)定性；---(5)發(fā)射的光功率足夠高，以便可以傳輸較遠的距離；---(6)溫度穩(wěn)定性好，即溫度變化時，輸出光功率以及波長變化應在允許的范圍內(nèi)。---能夠滿足以上要求的光源一般為半導體二極管。目前全光纖激光器作為一種新型的激光器也有望在光纖通信系統(tǒng)中發(fā)揮其作用。最常用的半導體發(fā)光器件是發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD)。前者可用于短距離、

5、低容量或模擬系統(tǒng)，其成本低、可靠性高；后者適用于長距離、高速率的系統(tǒng)。在選用時應根據(jù)需要綜合考慮來決定，因此它們都有自己的優(yōu)缺點和特性，下面就兩者的性能作系統(tǒng)的比較。激光二極管發(fā)光二極管..1．輸出光功率較大，幾mW一幾十mw。輸出光功率較小，一般僅1mw一2mW。2．帶寬大，調制速率高，幾百MHz一幾十GHz。帶寬小，調制速率低，幾十一200MHz。3．光束方向性強，發(fā)散度小。方向性差，發(fā)散度大。4．與光纖的耦合效率高，可高達80％以上。與光纖的耦合效率低，僅百分之幾。5．光譜較窄。光譜較寬。6．制造工藝難度大，成本高。制造工藝難度小，成本低。7．在要求光功率較穩(wěn)定時，需要

6、APC和ATC?？稍谳^寬的溫度范圍內(nèi)正常工作。8．輸出特性曲線的線性度較好。在大電流下易飽和。9．有模式噪聲。無模式噪聲。10．可靠性一般?？煽啃暂^好。11．工作壽命短。工作壽命長。-根據(jù)LED和LD的性能，在選擇光源時應作到技術上合理、經(jīng)濟上合理以及便于應用。圖8-l為波長、通信容量、模式以及通信距離四者之間的定性關系以及光纖通信發(fā)展的歷程和趨勢。圖8-l波長、通信容量、模式以及通信距離四者之間關系圖----在光纖通信系統(tǒng)中，由于信息由LED和LD發(fā)出的光波攜帶，因此光發(fā)射機主要有調制電路和控制電路組成，如圖8-2所示。..在數(shù)字通信中，輸入電路將輸入的PCM脈沖信號變換成

7、NRZ／RZ碼后，通過驅動電路調制光源(直接調制)，或送到光調制器調制光源輸出的連續(xù)光波(外調制)。對直接調制，驅動電路需給光源加一直流偏置；而外調制方式中光源的驅動為恒定電流，以保證光源輸出連續(xù)光波。自動偏置和自動溫度控制電路是為了穩(wěn)定輸出的平均光功率和工作溫度，此外，光發(fā)射機中還有報警電路，用以檢測和報警光源的工作狀態(tài)。---本節(jié)首先簡要介紹光載波的調制方式，然后著重介紹光源的驅動和控制電路。8.1.1光波的調制----在光纖通信系統(tǒng)中，把隨信息變化的電信號加到光載波上，使光載波按信息的變化而變化，