文档介绍：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
I0
R2
R1
C1
Uin
Uc
v1
v2
Uin
UB
v
LED
LD
Ib
-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。。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。