光纤通信3-光源与光发射机.ppt

光源与光发射机第三章主要内容激光器原理半导体激光器(LD)LD的特性分布反馈半导体激光器DFB 发光二极管LED光发射机线路编码光纤通信系统对光源的要求：1、光源发光的峰值波长应当与光纤的低损耗窗口一致。2、光源的输出功率应当足够大。（10uw几mw）3、光源应当有高度的可靠性。（10万小时以上）4、光源的谱线不能太宽。5、光源应利于调制。6、电光转换效率应当高。7、光源体积小重量轻功耗小。常用光源半导体激光器（LD）双异质结激光器（DH-LD）分布反馈式激光器（DFB-LD）量子阱激光器（QW-LD）发光二极管（LED）面发光二极管边发光二极管（三）LD和LED的比较 LD LED工作波长1.31um,1.55um0.81.6um输出功率510mw1mw入纤损耗35dB1020dB谱线宽度多纵模6nm，单纵模 n）新的分组以NRZ或RZ的格式传输。什么是mBnB分组码？mBnB分组码的特点：1、避免了长的连0和连1，定时信息丰富。2、总的0、1比例相等，基 线漂移小。3、引入冗余码，便于误码检测。（1）不出现连续4个以上的“0”码或“1”，易于定时提取。（2）电路简单，易于实现。（3)有一定的纠错能力。当编码规则被破坏后，即意味着误码产生，便于中继监测。（4)有恒定的直流分量，且低频分量小，频带较宽。（5)传输速率为编码前的2倍，适用于低速率的光纤传输系统。1B2B 码：CMI码属于二电平的不归零（NRZ）的1B2B码型CMI(Coded Mark Inversion)码传号翻转码即“1”码交替地用“00”和“11”表示，而“0”码则固定用“01”表示，CMI码码的特点:激光器原理半导体激光器(LD)LD的特性分布反馈LD发光二极管LED光发射机线路编码自动功率控制电路自动功率控制电路(APC)自动温度控制电路自动温度控制电路(ATC)激光器告警电路激光器告警电路光源慢启动保护电路光源慢启动保护电路激光器反向冲击电流保护电路激光器反向冲击电流保护电路激光器过流保护电路激光器过流保护电路激光器关断电路激光器关断电路控制电路控制电路某信道功率的漂移，不仅影响本信道的传输性能，而某信道功率的漂移，不仅影响本信道的传输性能，而且通过且通过EDFA的瞬态效应影响其它信道的性能的瞬态效应影响其它信道的性能自动功率控制自动功率控制峰值功率控制：偏置电流控制峰值功率控制：偏置电流控制 调制电流幅值控制调制电流幅值控制平均功率控制：偏置电流控制平均功率控制：偏置电流控制通常要求：输出平均光功率通常要求：输出平均光功率:0-3dBm;不稳定度不稳定度:0.5dB(模块表面温度模块表面温度 0-50 C)消光比消光比:10dB自动功率控制电路自动功率控制电路(APC)激光器组件1、激光器组件：是指在一个紧密的结构体中，除了激光二极管（LD）以外，还配置其他的元件以实现LD工作必需的外围器件。2、LD 组件的构成图：驱动电路偏置电流信号电流监视光电二极管LD温度监控ATC电子制冷器光隔离器MQW-DFB激光器掺铒激光器一、重新编码的原因电码的缺点：双极性码，不能进行光纤传输简单二进制码的缺点：（1）码流中的0、1个数随机变化，使得直流分量也发生随机的起伏，从而影响了判决电平。（2）随机码流容易出现长串连0和连1，使得同步时钟的提取困难。（3）没有冗余码，不利于误码检测。所以必须重新进行光线路编码。4.6 线路编码 二、数字光纤通信系统对编码的要求：（1）减少光信号中的高频和低频分量。低频：容易导致基线的漂移，产生误判。高频：使得系统带宽增加，加大电路设计的难度。（2）定时信息丰富避免长的连0和连1，使0、1交替分布。（3）有适当的冗余码。一定的冗余码可以用于平衡码流，误码检测，公务通信。但过多的冗余信息会降低接收机的灵敏度。1 NRZ码 现在已有好几种不同的NRZ码得到了广泛应用，它们的带宽可作为其它码组的参考。最简单的NRZ码就是NRZ电平（NRZ-L），如图所示。这些码很容易产生和译码，但它们没有内在的误差监测或纠错能力，而且也没有自有时钟（定时）特征。比特周期图NRZ-L数据模式的一个例子另外，NRZ码有最小的带宽需求，但接收机的平均输入功率却依赖于数据的模式。例如很长的1码出现时，接收功率的高电平将会导致基线漂移基线漂移效应。这种效应是由于接收机的交流耦合滤波器的低频特性引起脉冲拖尾的积累所造成的。当接收机在很长的连1码后恢复到原来阈值的过程很慢，而下一个1码到来时幅度又较低时，就有可能产生误码。三、线路码型 2 RZ码 如果有足够的带宽富余度，则可将每个数据比特编为两个光线路码比特，这就是RZ码的基础。在这些码型中，为了提供定时信息，既可在部分的也可在全部的比特周期内发生信号电平的变化。下图给出了RZ码的一些码型，图(a)是基带（NRZ-L）数据，(c)是单极RZ码。NRZ-L基带数据时钟信号单极性RZ码双相码或光曼切斯特码变换图RZ码型：(a)NRZ-L基带数据；(b)时钟信号；(c)单极性RZ码；(d)双向码或光曼切斯特码；(e)曼切斯特数据在比特周期内发生的电平转换1、分组码 一种高效率的冗余二进制码是mBnB分组码，即将由m个二进制比特构成的分组，转换为由n个（nm）二进制比特构成的分组。新的分组以NRZ或RZ的格式传输。mBnB分组码可以提供足够的定时和检错信息，又因没有长0或长1，所以没有基线漂移问题；但使用这种格式，将面临带宽增加的代价，附加的冗余比特将以n/m的比率增加带宽。3B4B分组码如下：数字3B4B方式1方式2012345670000010100111001011101110100001101010110100110101100001010110011010101101001101011001101四、线路编码mBnB码将原始二进制码分组，m个为一组，变换后为n个一组。（mn）编码原理（以3B4B码为例）3B 4B 000 0000 1000 0010001 1001 0100010 1010 0110011 1011 1000100 1100 1010101 1101 1100110 1110 1110111 1111输入：8种码字输出：16种码字怎么从16个码字中选出8个码字表示原始码？mBnB码的优点：1、避免了长的连0和连1，定时信息丰富。2、总的0、1比例相等，基 线漂移小。3、引入冗余码，便于误码检测。优点：改善了0、1分布，使连0连1的情况改善。缺点：*不能完全控制连0连1的情况。*无冗余码来监控误码情况。*直流分量没有改善，不能解决基线的漂移。其他常用的mBnB码：1、1B2B 码：光纤中采用CMI码（编号反转码）：编码表：二元码CMI（正码组）CMI（负码组）0 01 01 1 00 10应用：三次群以下的系统。特点；编解码电路简单，但码速提高一倍。2、5B6B码：是码速提高，设备简单的折中。应用在我国的3次群和4次群系统。