光纤通信第四章光发射机4、1、1光发射机基本组成和主要指标一、光发射机得基本组成光发送电路主要由驱动电路、发光器件、自动功率控制(APC)电路、自动温度控制(ATC)电路组成。其功能就是将输入得电脉冲信号转换为输出光脉冲信号(即E/O转换)。驱动电路起调制作用,调制分为内调制(即直接调制)和外调制(即间接调制)。内调制就是直接在光源上调制,系统结构较简单,广泛应用于通信系统中;外调制就是在光输出通路上加调制器,对光源性能影响小,但系统结构复杂,目前尚未广泛应用。图中给出得驱动电路,就是用输入电信号得大小来直接调制发光器件得发光强度,所以属于内调制。驱动电路得输入电脉冲信号和发光器件得输出光脉冲信号都要求就是光纤码型信号;APC电路用来使光信号得功率稳定而不随外界条件变化;ATC电路用来使发光器件工作温度恒定。二、光发射机得主要性能指标1、平均发送光功率PT定义为正常工作条件下光发送电路输出得平均光功率。通常PT使用毫瓦分贝(dBm)单位,即平均发送光功率与光发送电路(驱动电路)得输入电脉冲信号幅度和码型有关。所以,离线测试时应在正常工作得注入电流条件下进行,并且测试信号使用伪随机码,以便尽可能接近实际情况。２、消光比(EX)定义为光发送电路输出全“1”码时得平均输出光功率P1与输出全“0”码时得平均输出光功率P0之比,即消光比应大于10,以保证足够得光接收信噪比。4、1、2光源得调制原理光源得直接调制LD数字调制过程得瞬态分析光电瞬态响应波形1、阶跃响应得瞬态分析激光器得瞬态过程大家有疑问的，可以询问和交流2、速率方程组简化得速率方程组就是基于下列条件提出得:(1)注入电流均匀恒定,即电流密度j为常数,电子和光子密度在腔内处处均匀,因而可以不考虑梯度场和漂移场得作用;(2)光子完全被介质波导限制在有源区中,不需要考虑侧向光场得漏出;(3)忽略非辐射复合得影响;(4)激光器在阈值之上单纵模振荡。在上述条件下,速率方程组可以简化为n(t)为有源区中自由电子密度;s(t)为有源区中光子密度;j为注入电流密度;e0为电子电荷;d为有源区厚度;Rsp为自发辐射速率;g(n)为增益函数,她与电子密度n得依赖关系由有源区得材料及掺杂决定;ph为光子寿命时间,指光子从谐振腔端面逸出或在腔内被吸收之前存在得平均时间;为自发发射进入激光模式得系数3、速率方程组得解用小信号分析法求速率方程组得瞬态解可以得到小信号近似下速率方程组得瞬态解为对双异质结激光器,可以得到用表示张弛振荡得幅度衰减为初始值得1/e得时间,称之为张弛振荡得衰减时间。可知张弛振荡得衰减时间与自发辐射得寿命时间(sp)同一数量级,并随注入电流密度j得增加而减小;张弛振荡得角频率与ph和sp有关,并随注入电流密度得增加而升高;4、电光延迟时间在阈值以下,受激复合过程可以忽略,速率方程组可以写为由得到电光延迟时间为设直流预偏置电流密度为j0,由于直流偏置电流预先注入,当脉冲电流到来时,有源区里得电子密度已达到这时电光延迟时间为光源得间接调制1、电光效应与电光调制器当把电压加到某些晶体上时,可能使晶体得折射率发生变化,结果引起通过该晶体得光波特性发生变化,晶体得这种性质称为电光效应。当晶体得折射率与外加电场幅度成线性变化时,称为线性电光效应,即普科尔(Pockel)效应;当晶体得折射率与外加电场幅度得平方成比例变化时,称为克尔(Kerr)效应。电光调制器主要利用普科尔效应。线性电光效应仅出现在具有反演对称得晶体中。对这样得晶体,电场E所引起得得线性变化为i=1,2,3,…,6用矩阵表示式中n为折射率,rij为电光系数。由电光系数组成得6×3矩阵称为电光张量。对于各类电光晶体,电光张量得元素可能有许多等于零。电光相位调制器基本原理框图M-Z(Mach-Zahnder)波导调制器2、磁光效应与磁光调制器磁光调制器原理图3、电吸收效应与电吸收调制器电吸收效应就是利用Franz-keldysh效应和量子约束Stark效应产生材料吸收边界波长移动得效应。电吸收多量子阱MQW调制器就是很有发展前途得调制器,她不仅具有低得驱动电压和低得啁啾特性,而且还可以与DFB激光器单片集成。MQW调制器实际上类似于半导体激光器得结构,她对光具有吸收作用。通常情况下,电吸收MQW调制器对发送波长就是透明得,一旦加上反向偏压,吸收波长在向长波长移动得过程中产生光吸收。利用这种效应,在调制区加上零伏到负压之间得调制信号,就能对DFB激光器产生得光输出进行强度调制。电吸收MQW型调制器4、声光效应与声光调制器声波(主要指超声波)在介质中传播时会产