光发送机(二)ppt课件教学教程.ppt

第十四讲 光发送机（二）主要内容一、调制电路原理二、APC电路工作原理三、ATC电路工作原理 调制电路原理图(a)共发射极驱动电路(b)射极耦合LD驱动电路电流源I0R2 R1 C1 Uin Uc v1 v2 Uin UB v LED LDIb-Ue 共发射极驱动电路 该电路主要用于以LED为光源的光发送机。数字信号Uin从三极管V的基极输入，通过集电极的电流驱动LED发光。数字信号“1”和“0”码分别对应于V的截止和饱和状态，电流的大小根据输出光信号幅度的要求确定。这种驱动电路适用于10Mb/s以下的低速率系统。射极耦合LD驱动电路该电路适合激光器系统使用。电流源由V1和V2组成的差分开关电路，它提供恒定的偏置电流。在V2基极上施加直流参考电压UB，V2集电极的电压取决于LD的正向偏压，数字电信号Uin从V1的基极输入。当信号为“0”时，V1的基极电位比UB高而先导通，V2截止，LD 不发光。当信号为“0”时，V1的基极电位比UB低，而V2先导通，驱动LD 发光。V1和V2轮流处于截止和非饱和导通状态，有利于提高调制 速率。该电路的调制速率可达到300Mb/s,电流噪声小，但动态范围小，功耗较大。LD的调制特性 电光延迟张弛振荡现象 自脉动现象电光延迟 电光延迟 电光延迟激光器在高速调制下，输出光脉冲和注入电流脉冲之间存在的一个初始延迟时间。其数量级一般为ns。电光延迟会引入码型效应。当电光延迟时间与数字调制信号的码元持续时间为相同数量级时，会使“0”码后的第一个“1”码脉冲宽度变窄，幅度变小，严重时使单个“1”码丢失，这种现象即“码型效应”。码型效应的敌特点是在脉冲序列中较多的“0”之后出现的“1”码，其脉冲明显变小，而且连“0”数越多，调制速率越高，该效应越明显。用适当的“过调制”补偿，可以消除码型效应。张弛振荡现象张弛振荡现象当电流脉冲注入激光器时，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的振荡现象。其振荡频率一般为0.5到2GHz。该现象和电光延迟都会影响调制速率。当最高调制频率接近张弛振荡频率时，波形严重失真，会使接收机在抽样判决时增加误码率，故实际调制频率应小于张弛振荡频率。电光延迟 、张弛振荡频率 和幅度衰减时间 的表达式为：其中 是电子复合寿命，是谐振腔内光子寿命，是注入电流密度，是阈值电流密度，是张弛振荡幅度衰减到初始值的1/e时的时间。自脉动现象自脉动现象当注入电流达到某个范围时，输出光脉冲出现持续等幅高频振荡的现象。它是由于激光器内部不均匀增益或不均匀吸收产生的，与P-I特性的扭折区域相对应。自脉动频率可达2GHz，严重影响LD的高速调制。自动功率控制电路原理图+-A1A2A3PDLDUiV1V2V3-U直流参考信号参考-UIb 自动功率控制电路原理从LD的背向输出光功率，经PD检测器检测、运算放大器A1放大后送到比较器A3的反相输入端，同时，输入信号参考电压和直流参考电压经A2比较放大后送到A3的同相端，A3和V3组成的直流恒流源调节LD的偏置电流Ib，使LD输出光功率稳定。自动温度控制电路原理图TECR1R2R3RRTPINLDAAB+U+UV+-自动温度控制电路原理温度控制装置由制冷器TEC、热敏电阻RT、和控制电路组成。由热敏电阻和R1、R2、R3组成的“换能电桥”，通过电桥将温度变化转换为电流的变化。运算放大器的差动输入端跨接在电桥的对端，用于改变三极管的基极电流。在设定温度（如20）时，调节R3使电桥平衡，A、B点间无电位差，故流过制冷器TEC的电流为零。当环境温度升高时，LD的温度升高，使具有负温度系数的热敏电阻阻值变小，电桥失去平衡，使B点电位低于A点电位，运算放大器输出电压升高，V的基极电流增大，制冷器的电流也增大，制冷端温度降低，LD的温度也降低，保持温度恒定。控制过程可表示为：T（环境）T（LD）RT I（制冷器）T（LD）