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在光纖通信系統(tǒng)中，要將電端機送來的電信號轉變?yōu)楣庑盘?，即進行E/O變換，并送入光纖線路進行傳輸。
1.光發(fā)送機的組成
在光纖數字通信系統(tǒng)中，光發(fā)送機主要由輸入接口、線路編碼、調制電路、光源及其控制電路。數字光發(fā)送機的構成如圖24所示。
圖24 數字光發(fā)送機框圖
電端機送來的電信號首先通過輸入接口變換成普通的NRZ(或者是RZ)碼。輸入接口的作用是不僅保證電、光端機間信號的幅度、阻抗適配，而且要進行適當的碼型變換，以適合光發(fā)送機的要求。
在光纖通信系統(tǒng)中，由于光源不可能有負光能，只能采用二電平碼。但是簡單的二電平碼具有隨信息隨機起伏的直流和低頻分量，對接收端判決不利，因此需要進行線路編碼以適應光纖線路傳輸的要求。
調制電路將電信號轉變?yōu)檎{制電流，以便實現對光源的強度調制。
半導體激光器是對溫度敏感的器件，它的輸出光功率和輸出光譜的中心波長隨著溫度發(fā)生變化。因此為了穩(wěn)定輸出功率和波長，光發(fā)送機往往加有控制電路，控制電路包括自動功率控制(APC)電路和自動溫度控制(ATC)電路。
2.光源的數字調制與驅動
這里主要討論直接調制原理。
對于半導體光源，其輸出的光功率與注入電流成正比，而且電流的變化轉換為光頻調制也呈線性，所以可以通過改變注入電流來實現光波的強度調制(IM),即使光源輸出的光強隨電信號的變化而變化。
在光纖通信系統(tǒng)中，數字調制主要是指PCM編碼調制。編碼調制是先將連續(xù)的模擬信號通過取樣、量化和編碼，轉換成二進制脈沖代碼，用矩形脈沖的有、無(“0”碼和“1"碼)來表示信號。如圖25為LED和LD數字調制原理。
圖25 LED和LD數字調制原理
(1)LED的數字調制和驅動
從圖25可以看到，在LED上要加以小的直流正向偏置(0~1mA),其目的是提高LED的響應速度。至于調制電流幅度Im，應根據LED的P-I特性來選擇。既要保證有足夠的輸出光脈沖的幅度，又要考慮LED對電流的承受能力。
(2)LD的數字調制和驅動
由于LD是閾值器件，必須在LD上加稍低于閾值電流Ith的偏置電流Ib，再疊加調制電流Im，如圖25所示。偏置電流的大小直接影響激光器的高速調制性質，要兼顧到電光延遲、張馳振蕩、碼型效應、結發(fā)熱效應、激光器的消光比、散粒噪聲等各方面情況。一般偏置電流Ib取(0.7~1.0)Ib。調制電流Im幅度的選擇，應根據LD的P-I特性曲線，既要保證有足夠的輸出光脈沖的幅度，又要考慮光源的負擔，還要考慮選擇光源的線性區(qū)域。
對激光器進行高速脈沖調制時，調制電路既要有快的開關速度，又要保持有良好的電流脈沖波形。此外，光源本身的響應速度也要快。數字調制電路應是電流開關電路。最常用的是差分電流開關。目前.直接強度調制速率可以達到20Gbit/s。
3、控制電路
半導體激光器是高速傳輸的理想光源，但是，半導體激光器對溫度是很敏感的•而且隨著激光器的老化，其輸出功率也將減小。因而穩(wěn)定激光器的輸出光信號是非常重要的問題。溫度的變化和器件的老化給半導體激光器帶來的不穩(wěn)定性主要表現為：激光器的閾值隨著溫度和老化而變化，從而使輸出光信號的光功率發(fā)生變化；激光器的發(fā)射中心波長隨溫度的升高向長波長漂移。
控制電路的作用就是消除溫度和器件老化的影響，穩(wěn)定輸出光信號。目前主要采用的穩(wěn)定方法有：自動溫度控制(ATC)和自動功率控制(APC)。
(1)自動溫度控制(ATC)
溫度控制由微型半導體制冷器、熱敏電阻及控制電路組成。熱敏元件探測半導體激光器的結溫，與設定的基準溫度比較、放大后，驅動制冷器的控制電路。改變制冷電流，從而保持激光器在恒定的溫度下工作。目前微型制冷器多采用半導體制冷器，它是利用半導體材料的珀爾帖效應制成的。
