光通信调制解析

1、光通信调制解析 第一章第一章 信息与信号信息与信号 第二章第二章 光通信的一般概念光通信的一般概念 第三章第三章 传输光路传输光路 第四章第四章 光发射机光发射机 第五章第五章 光接收机与基本光纤数字通信系统光接收机与基本光纤数字通信系统 第六章第六章 基于电复用的光纤通信系统基于电复用的光纤通信系统 第七章第七章 光放大光放大 第八章第八章 光路复用技术光路复用技术 光通信调制解析 概述概述 第一节第一节 光发射机使用的光源光发射机使用的光源 第二节第二节 光的调制光的调制 第三节第三节 直接调制光发射机直接调制光发射机 第四节第四节 外调制外调制 第五节第五节 线路编码线路编码 光通信调制

2、解析 光端机光端机 电端机 电端机 电信号输入 电信号输出 传输光路 光纤通信系统的基本组成-1 光通信调制解析 电/光光/电 前端 前端 网卡 电信号输入 网卡 电信号输出 传输光路 光纤通信系统的基本组成-2 光通信调制解析 电光变换电光变换-将信息从电信号将信息从电信号“搬移搬移”到高端电磁波到高端电磁波 （光）的电路组件（光）的电路组件, ,及完成为了适应光信号的有关信号及完成为了适应光信号的有关信号 变换变换( (线路编码线路编码) ) 输入的是双极性数字电信号输入的是双极性数字电信号( (电压电压) )，输出的是，输出的是“有有 光光”、“无光无光”或或“光平光平”高低代表的数字信

3、号高低代表的数字信号( (功率功率) ) 在光通信系统中，可能的承载信息的参量有在光通信系统中，可能的承载信息的参量有光的强度光的强度、 光的频率光的频率、光的相位光的相位、光的偏振光的偏振. 现在成熟利用的光的参量是强度，偏振。现在成熟利用的光的参量是强度，偏振。 光通信调制解析 可能的承载信息的参量可能的承载信息的参量: 光的光的幅度幅度：幅度调制和幅度调制和强度强度调制调制 光的频率：光的频率：频率调制频率调制 光的相位：光的相位：相位调制相位调制 光的偏振：光的偏振：偏振调制偏振调制 光的量子态：量子态调制光的量子态：量子态调制 现在成熟利用的光的参量是强度现在成熟利用的光的参量是强度

4、调制调制 光通信调制解析 幅度调制：幅度调制： 光场的幅度与调制信号成比例光场的幅度与调制信号成比例 只适用对单一谱线的幅度进行调制只适用对单一谱线的幅度进行调制 强度调制：强度调制： 光功率与调制信号成比例光功率与调制信号成比例 可可适用对多条谱线同时进行的总功率调制适用对多条谱线同时进行的总功率调制 强度调制分为强度调制分为 直接强度调制（改变光源的电流）直接强度调制（改变光源的电流） 间接强度调制（外调制）间接强度调制（外调制） 光通信调制解析 是这样一种电路，其功能是将输入的数字电信号转化是这样一种电路，其功能是将输入的数字电信号转化 为用光的强度表征信息的数字光信号为用光的强度表征信

5、息的数字光信号 光通信调制解析 线路编码驱动电路 L D 或 LED 控制电路 电信号输入光信号 直接调制的光发射机 线路编码驱动电路 LD或LED 控制电路 电信号输入 光信号 外调制器件 间接调制的光发射机 光通信调制解析 直接调制直接调制 用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动 电流，使输出光随电信号变化而实现的。电流，使输出光随电信号变化而实现的。 这种方案技术简单，成本较低，容易实现。直接调制这种方案技术简单，成本较低，容易实现。直接调制 时时,会引起激光器的谱线展宽会引起激光器的谱线展宽,导致单模光纤色散增加导致单模光纤色散增加

6、,限制通限制通 信系统的容量。信系统的容量。2.5Gb/s（10Gb/s）以下。）以下。 外调制外调制 把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器 的输出光而实现的。的输出光而实现的。 外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本 较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使 用。用。 适用高速系统适用高速系统 2.5Gb/s（10Gb/s）以上。）以上。 光通信调制解析 调制方式调制方法所利用的物理效应 直接调制电流调制 间接调制

7、电光,声光. 磁光,其它 电光效应（普科尔、克尔效应） 声光效应（Bragg衍射效应） 磁光效应（法拉第旋光效应） 自由载流子吸收、共振吸收 光通信调制解析 间接调制（外调制）间接调制（外调制） 根据电光或声光晶体光波传输特性随电压或声压根据电光或声光晶体光波传输特性随电压或声压 变化而变化的物理现象。变化而变化的物理现象。 电光调制电光调制：普科尔（克尔）效应普科尔（克尔）效应晶体的折晶体的折 射率与外加电场幅度成线性（非线性）变化。射率与外加电场幅度成线性（非线性）变化。 声光调制声光调制：声光（弹光）效应声光（弹光）效应被介质中弹被介质中弹 性波衍射的光波的强度、频率、方向等都随超性波衍

8、射的光波的强度、频率、方向等都随超 声场变化。（利用声光晶体）声场变化。（利用声光晶体） 磁光调制磁光调制：法拉第效应法拉第效应外加磁场引起线偏振外加磁场引起线偏振 光偏振方向旋转。光偏振方向旋转。 光通信调制解析 电折射调制器电折射调制器 电折射调制器利用了晶体材料的电光效应， 常用的晶体材料有： 铌酸锂晶体（LiNbO3）、 钽酸锂晶体（LiTaO3）和砷化镓（GaAs）。 光通信调制解析 电光效应是指由外加电压引起的晶体的非线 性效应， 具体讲是指晶体的折射率发生了变化。 当晶体的折射率与外加电场幅度成正比时，当晶体的折射率与外加电场幅度成正比时， 称 为线性电光效应， 即普克尔效应即普

9、克尔效应； 当晶体的当晶体的 折射率与外加电场的幅度平方成正比变化时，折射率与外加电场的幅度平方成正比变化时， 称为克尔效应。称为克尔效应。 电光调制主要采用普克尔效应。 最基本的电折射调制器是电光相位调制器， 它是构成其他类型的调制器如电光幅度、 电光 强度、 电光频率、 电光偏振等的基础。 电光 相位调制器的基本原理框图如图所示。 光通信调制解析 电光相位调制器的基本原理框图电光相位调制器的基本原理框图 波 导 LiNbO3 光 输 入已 调 光 输 出 长 度 L 电 压 光通信调制解析 当一个A sin(t+0)的光波入射到电光调 制器（Z=0）， 经过长度为L的外电场作用区 后， 输

10、出光场(Z=L)即已调光波为A sin(t+ 0 +)， 相位变化因子受外电压的控制从而 实现相位调制。 两个电光相位调制器组合后便可以构成一两个电光相位调制器组合后便可以构成一 个电光强度调制器个电光强度调制器。 这是因为两个调相光波在 相互叠加输出时发生了干涉， 当两个光波的相 位同相时光强最大， 当两个光波的相位反相时 光强最小， 从而实现了外加电压控制光强的开 和关的目标。 光通信调制解析 声光布拉格调制器声光布拉格调制器 声波（主要指超声波）在介质中传播时会引 起介质的折射率发生疏密变化， 因此受超声波 作用的晶体相当于形成了一个布拉格光栅， 光 栅的条纹间隔等于声波的波长。 当光波

11、通过此 晶体介质时， 光波将被介质中的光栅衍射， 衍射光的强度、 频率、 相位、 方向等随声波 场而变化， 这种效应称为声光效应声光效应。 光通信调制解析 声光布拉格调制器由声光介质、电声换能器、声光布拉格调制器由声光介质、电声换能器、 吸声（反射）装置等组成。吸声（反射）装置等组成。电压调制信号经过 电声换能器转化为超声波，然后加到电光晶体 上。电声换能器利用某些晶体(如石英、 LiNbO3等)的压电效应压电效应，在外加电场的作用下 产生机械振动形成声波。 光通信调制解析 超声波使介质的折射率沿传播方向交替变化， 当一束平行光束通过它时，由于声光效应产生 的光栅使出射光束成为一个周期性变化的

12、光波。 声光布拉格调制器的原理框图如图所示。当声当声 波频率较高且光波以一定的角度入射时，只出波频率较高且光波以一定的角度入射时，只出 现零级和现零级和1级衍射光。级衍射光。如果入射声波很强， 则可以使入射光能几乎全部转移到零级或+1级 或-1级的某一级衍射光上。 光通信调制解析 声光布拉格调制器的原理框图声光布拉格调制器的原理框图 换 能 器 声 光 介 质 光 输 入 电 压 信 号电 极 I 1 1级 光 强 I0 零 级 光 强 光通信调制解析 根据调制信号种类的不同，分为根据调制信号种类的不同，分为模拟信号调制模拟信号调制和和数字数字 信号调制信号调制 模拟信号调制要求：模拟信号调制

13、要求： 线性性（非线性失真）线性性（非线性失真） 信噪比信噪比 数字信号调制要求数字信号调制要求 消光比消光比 光通信调制解析 输出脉冲光功率最大值输出脉冲光功率最大值Pmax和最小值和最小值Pmin的比值为消光比的比值为消光比 min max lg10 P P 实际的消光比实际的消光比10 dB 光通信调制解析 调制电流信号 输出光功率脉冲 I P Ith I0 Pmax Pmin I t 光通信调制解析 概述概述 第一节第一节 光发射机使用的光源光发射机使用的光源 第二节第二节 光的调制光的调制 第三节第三节 直接调制光发射机直接调制光发射机 第四节第四节 外调制外调制 第五节第五节 线路

14、编码线路编码 光通信调制解析 电信号转化为光信号的这部分电路被称为光发射机。电信号转化为光信号的这部分电路被称为光发射机。 输出光强度严格按调制信号强度作线性变化。输出光强度严格按调制信号强度作线性变化。 I 调制电流信号调制电流信号 输出光功率输出光功率 半导体激光器半导体激光器 （LD） P P I 发光二极管（发光二极管（LED） 光通信调制解析 I 调制电流信号调制电流信号 输出光功率输出光功率 半导体激光器半导体激光器 （LD） P LD的特点：工作电流超的特点：工作电流超 过阈值电流时才输出激过阈值电流时才输出激 光，是有阈值的器件。光，是有阈值的器件。 LD驱动电路：驱动驱动电路

15、：驱动LD光光 源器件发光必须是直流偏源器件发光必须是直流偏 置电流置电流Ib和信号电流和信号电流Im共共 同作用的结果。同作用的结果。 光通信调制解析 P I 发光二极管（LED） LED的特点：线性好，的特点：线性好， 驱动电路不需要直流偏置驱动电路不需要直流偏置 调整电路；光功率随温度调整电路；光功率随温度 变化不大。变化不大。 LED驱动电路要求：提驱动电路要求：提 供所需的驱动电流及满足供所需的驱动电流及满足 其动态变化的幅度和充分其动态变化的幅度和充分 发挥调制速率的作用，即发挥调制速率的作用，即 保证其输出光脉冲波形相保证其输出光脉冲波形相 应的速度应的速度。 光通信调制解析 参

16、考电平延时参考电平延时 直流偏置电直流偏置电 路延时路延时 LD的直流偏置电的直流偏置电 流延时接入法流延时接入法 LD的直流偏置电流与调制的直流偏置电流与调制 电流分别延时接入法电流分别延时接入法 开机延时开机延时 保护法保护法 LD的直流偏置电流的直流偏置电流 限流保护法限流保护法 电阻限流保护法电阻限流保护法 分流保护法分流保护法 LD的短期保护法的短期保护法 LD的长期保护法的长期保护法 自动温度控制，防止高温自动温度控制，防止高温 下长期工作下长期工作 防止数据中长连防止数据中长连“0”或输入信号中或输入信号中 断时长时间发射直流光断时长时间发射直流光 监控进行控制防止光源对外界有所

17、监控进行控制防止光源对外界有所 侵害侵害 光通信调制解析 结构框图 线路 编码 驱动 电路 LD或 LED 控制 电路 电信号输入光信号 4.3.1 激光器的驱动电路 4.3.2 激光器的控制电路 4.3.3 电源 4.3.4 光电集成模块(OEIC) 光通信调制解析 S3028 电平转换 外部时钟 19.44MHz Sdata 622M Max 3669 LD 交流 制冷 电路 温控 光通信调制解析 一个优良的驱动电路应该满足以下条件：一个优良的驱动电路应该满足以下条件： (1) 能够提供较大的、稳定的驱动电流；能够提供较大的、稳定的驱动电流； (2) 有足够快的响应速度，最好大于光源的驱动

18、速度；有足够快的响应速度，最好大于光源的驱动速度； (3) 保证光源具有稳定的输出特性。保证光源具有稳定的输出特性。 光通信调制解析 偏置部分 调制部分 Ibs Ib0 有用信号恒流源 I0 Is 偏置电路是一个偏置电路是一个有用有用 信号电流信号电流（调制部分）（调制部分） 与与直流电流直流电流的相加电的相加电 路。路。 偏置电路偏置电路 要求：要求： 1.直流偏置电流接近激直流偏置电流接近激 光器的阈值；光器的阈值； 2.偏置电流不能过大。偏置电流不能过大。 光通信调制解析 I0 t Is t I t 直流 脉冲信号 带直流基座 的脉动信号 三种信号形式 光通信调制解析 直流偏置直流偏置

19、脉冲信号脉冲信号 -Vcc I0 Is Itotel 驱动电路原理驱动电路原理 I=Is+I0 IsI0 光通信调制解析 直流偏置直流偏置 脉冲信号脉冲信号 -Vcc I0 Is Itotel 驱动电路原理驱动电路原理 如果有两个电流源如果有两个电流源 并联并联工作，那么总工作，那么总 电流就等于这两个电流就等于这两个 电流源电流电流源电流之和之和 电流源，内阻抗非常大的电源。电流源，内阻抗非常大的电源。 偏置电路偏置电路 实现电流源的具体电路可以采用实现电流源的具体电路可以采用 晶体管，因为晶体管工作在放大晶体管，因为晶体管工作在放大 区时，其输出电阻值很大。区时，其输出电阻值很大。 光通信

20、调制解析 恒流源 恒流源 调制电路调制电路 要求：要求： 快的快的开关速度开关速度和保持良和保持良 好的电流好的电流脉冲波形脉冲波形 可以看做一个双掷开可以看做一个双掷开 关，通过控制关，通过控制2个开个开 关的开合，达到调制关的开合，达到调制 的目的。的目的。 K1 K2 光通信调制解析 b c e ib ic ie 恒流源的大小由Ib控制 ce ii 恒流源的概念恒流源的概念 Ib大 Ib小 Uce ic 晶体管特性曲线 恒流源输出的电流不随外界条件而变化恒流源输出的电流不随外界条件而变化 光通信调制解析 光通信调制解析 差动放大电路又叫差分电路。差动放大电路不仅差动放大电路又叫差分电路。

21、差动放大电路不仅 能够有效的放大直流信号，而且能有效的减小由于电能够有效的放大直流信号，而且能有效的减小由于电 源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而 获得广泛的应用。特别是大量的应用于集成运放电路，获得广泛的应用。特别是大量的应用于集成运放电路， 常被用作多级放大器的前置级。常被用作多级放大器的前置级。 基本差动放大电路由两个完全对称的共发射极单基本差动放大电路由两个完全对称的共发射极单 管放大电路组成。管放大电路组成。 光通信调制解析 可将任一复杂的集总参数含源线性时不变二端网络等 效为一个简单的二端网络的定理。1883年，由法国人L.

22、C. 戴维南提出。由于1853年德国人H.L.F.亥姆霍兹也曾提出 过 ， 因 而 又 称 亥 姆 霍 兹 戴 维 南 定 理 。 对于任意含独立源,线性电阻和线性受控源的单口网 络(二端网络),都可以用一个电压源与电阻相串联的单口网 络(二端网络)来等效. 光通信调制解析 光通信调制解析 光通信调制解析 温度控制温度控制 激光器的阈值、发光功率、甚至于波长均与温度有关激光器的阈值、发光功率、甚至于波长均与温度有关稳定激光稳定激光 器的各项指标器的各项指标 激光器是高发热器件，过高的结温将导致激光器损坏激光器是高发热器件，过高的结温将导致激光器损坏保护激光保护激光 器不损坏器不损坏 光功率控制

23、光功率控制 光通信调制解析 温控原理 激光器 制冷器探测器 Q T 图 温度闭环控制电路 放大 光通信调制解析 热敏电阻 温度检测电桥 )25(1 )( 25 TRTR +3V T +5V 温度的变化温度的变化 热敏电阻阻值变化热敏电阻阻值变化 电压的变化电压的变化 平衡电桥平衡电桥 放大放大 控制制冷器的控制制冷器的 制冷电流制冷电流 控制温度控制温度 光通信调制解析 半导体制冷器（帕尔帖元件） 逆热电效应：电流产生两面的温度差 + - 冷面 热面 图 帕尔帖元件 光通信调制解析 开关方式开关方式 线性方式线性方式 光通信调制解析 最大可输出电流3A，2.8-5.5V的低供电电压，精度高，

24、发热小，具有过流过热保护。 光通信调制解析 为什么要光功率控制 温度变化使光功率不稳定 平均光功率不稳定带来的问题 造成判决时脉冲的前后沿抖动 光通信调制解析 光功率控制原理 激光器 偏置电路 光探测器 I P 去偏置电路 比较电 压设定 光通信调制解析 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize C Date:20-Jun-2005Sheet of File:E:O-RPR622Mup_source(盛积业)4.13-2.ddbDrawn By: A+5V A+5V A+5V A+5V B OUT 1 B OUT 2 N.C.

25、 3 A OUT 4 A OUT 5 Vcc 6 B IN 7 A IN 8 CStrobe 9 GND 10 TTL Vcc 11 D IN 12 N.C. 13 C IN 14 Vcc 15 D OUT 16 D OUT 17 C OUT 18 C OUT 19 ECL Vcc 20 U12 MC10H351 REFCLN REFCLP R87 130 R93 82 R89 82 R86 130 R102330 R101330 R105100 C32 0.1u C33 0.1u C34 0.1u C35 0.1u A+5V C40 22u/10V 1 23 4 JZ1 JYOD5D5-20

26、 A+5V R104 100 A+5V PIN0 53 PIN1 54 PIN2 55 PIN3 56 PIN4 57 PIN5 58 PIN6 59 PIN7 60 POUT7 45 PUOT6 44 POUT5 43 POUT4 41 POUT3 40 POUT2 39 POUT1 37 POUT0 36 PICLK 61 PCLK 62 POCLK 47 FP 35 OOF 33 LOCKDE 63 DLEB 32 LLEB 31 TESTEN 13 TESTRS 50 BUSWID 30 RSTB 48 REFCLP 14 REFCLN 15 SDTTL 22 SEL0 3 SEL1

27、4 CAP1 10 CAP2 11 AGND 5 AGND 8 CGND 9 CGND 12 TXOGND 19 RXCGND 29 RXCGND 51 TTLGND 34 TTLGND 42 TXOGND 2 AVCC 6 AVCC 7 TXOVCC 16 RXCVCC 26 RXCVCC 52 TTLVCC 38 TTLVCC 46 TXCVCC 1 TSDP 17 TSDN 18 TSCLKP 21 TSCLKN 20 MODE 49 19MCK 64 RSDP 24 RSDN 25 RSCLKP 27 RSCLKN 28 SDRECL 23 U10 3028 C41 0.01uF A+

28、5V L6 100uH L7 100uH A+5V REFCLP REFCLN C42 0.47u C43 0.47u C44 0.1u C45 0.1u 1 2 4 3 S12 SW DIP-2 A+5V R77 33 R78 33 R66 33 R67 33 R68 33 R73 33 R74 33 R75 33 R76 33 R103 100 R99 330 R100 330 S9 SW-SPST RESET O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 R84 130 R88 82R85 130 R98 82 A+5V A+5V CLK A+5V E4 10e7 E3 10e7 C5

29、2 100pf RESET 2 3 1 4 R_T1 RESET A+5V LD(NB) MO(P) TEC(+) TR1 A+5V LD(NM) NOP 14 LD(P) 13 LD(NM) 12 LD(P) 11 GND 10 GND 9 GND 8 TR(+) 1 TR(-) 2 LD(NB) 3 MO(P) 4 MO(N) 5 COOL(+) 6 COOL(-) 7 LD1 LDBUTTERFLY A+5V L8 INDUCTOR IRON MO(P) C49 1000pF A+5V C50 1uF R106 20 R107 20 C51 5pF LD(NM) LD(NB) R83 6

30、.3 A+5V A+5V A+5V A+5V A+5V C46 0.1uF R79 100K D+ D- GND 5 BAISMON 7 DATA+ 3 VCC 1 DATA- 4 VCC 2 VCC 6 MODMON 8 GND 10 FAIL 11 ENABLE 9 GND 14 VCC 15 MD 23 GND 22 MODSET 31 GND 30 NC 27 NC 26 CAPC 25 VCC 20 NC 12 NC 13 BAIS 16 VCC 17 OUT+ 18 OUT- 19 GND 21 VCC 24 BAISMAX 32 APCSET 29 NC 28 U11 MAX36

31、69 R108 5 R59 R58 A+5V C48 0.01uF S11 SW-SPST A+5V D3 LED R53 10k R54 10k R82 100k R110 3.9k R80100k R81100k Z_L4 NPN TEC(+) TR13 2 6 74 Z_L3 MAX4162 C47 0.1uF R111 1ohm D- D+ S10 SW-SPST NRESET R109 8K 1 2 U9 CON2 Vin 1 GND 2 +5V 3 U4 LM7805CT C22 0.33u C24 0.1u A+5V Vin 1 GND 2 +5V 3 U8 LM7805CT C

32、23 0.33u C25 0.1u R60 1K R64 10K D4 LED R61 1K S8 SW-SPDT S7_MONITOR SW-SPDT 1 2 3 LM1585_3.3V CON3 1 2 3 LM1585_1.5V CON3 + C36 10uF + C37 10uF + C38 10uF + C39 10uF VCC VCCINT +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 R65 10k INT_DOWN/IO 1 IO 2 CLKUSR/IO 3 IO 4 IO 5 IO 6 IO 7 VCCIO1 8 GND 9 DPCLK1/IO 10 IO 11 nCSO/

33、IO 12 DATA0 13 nCONFIG 14 VCCA_PLL1 15 CLK0 16 CLK1 17 GNDA_PLL1 18 GNDG_PLL1 19 nCEO 20 nCE 21 MSEL0 22 MSEL1 23 DCLK 24 ASDO/IO 25 PLL1_OUTP/IO 26 PLL1_OUTN/IO 27 DPCLK0/IO 28 VCCIO1 29 GND 30 IO 31 IO 32 IO 33 IO 34 IO 35 IO 36 IO 37 IO 38 IO 39 IO 40 IO 41 IO 42 GND 43 VCCIO4 44 GND 45 VCCINT 46

34、 DPCLK7/IO 47 IO 48 IO 49 IO 50 IO 51 IO 52 IO 53 GND 54 VCCINT 55 IO 56 IO 57 IO 58 IO 59 IO 60 IO 61 DPCLK6/IO 62 GND 63 VCCINT 64 GND 65 VCCIO4 66 IO 67 IO 68 IO 69 IO 70 IO 71 IO 72 IO 73 IO 74 IO 75 IO 76 IO 77 IO 78 IO 79 GND 80 VCCIO3 81 IO 82 IO 83 IO 84 IO 85 CONF_DONE 86 nSTATUS 87 TCK 88

35、TMS 89 TDO 90 GNDG_PLL2 91 CLK3 92 CLK2 93 VCCA_PLL2 94 TDI 95 IO 96 IO 97 IO 98 IO 99 IO 100 GND 101 VCCIO3 102 IO 103 IO 104 IO 105 IO 106 IO 107 IO 108 IO 109 IO 110 IO 111 IO 112 IO 113 IO 114 VCCIO2 115 GND 116 VCCINT 117 GND 118 DPCLK3/IO 119 IO 120 IO 121 IO 122 IO 123 IO 124 IO 125 VCCINT 12

36、6 GND 127 IO 128 IO 129 IO 130 IO 131 IO 132 IO 133 IO 134 VCCINT 135 GND 136 VCCIO2 137 GND 138 IO 139 IO 140 IO 141 IO 142 DEV_OE/IO 143 DEV_CLRn/IO 144 FPGA1 EPIC6T144 VCC VCC VCC VCCINT VCCINT VCCINT VCC VCC VCC VCC VCCINT VCCINTVCC VCCINT TDO TMS TCK nSTATUS CONF_DONE TDI VCCA_PLL1VCCA_PLL2 R52

37、 10k VCC DATA0 DCLK MSEL0 nCONFIG ASDI nCE nCS O0 O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 CLK NRESET 1 2 3 J2VCC MSEL0 C27 0.1U C26 0.1U C29 0.1U C28 0.1U + C30 10U + C3110U VCCINT L4 100uH VCCA_PLL1 VCCINT L5 VCCA_PLL2 12 34 56 78 910 JTAG1 JTAG-1 TCK TDO TMS TDI R57 10K R28 10K R55 10K R29 10K VCC R26 10k R27 10K VC

38、C R25 10K R24 10K R51 10K 12 34 56 78 910 CONFIG_AS1 DCLK CONF_DONE nCONFIGnCE DATA0nCS ASDI VCC VCC nCS 1 DATA 2 VCC33 3 GND 4 ASDI 5 DCLK 6 VCC33 7 VCC33 8 CONFIG_PS1 EPCS4 DATA0 nCS DCLK ASDI VCC VCC OPEN0 OPEN1 OPEN2 OPEN3 OPEN4 R56 10k OPEN0 BNC 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 BNC0 BNC OPEN1 BNC 1 1 2 2 3

39、3 4 4 5 5 BNC1 BNC OPEN2 BNC 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 BNC2 BNC OPEN3 BNC 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 BNC3 BNC OPEN4 BNC 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 BNC4 BNC S_L8 SW SPST S111_COOLER SW SPST S62_BIAS SW SPST S63_MOD SW SPST R62 1K R63 1K 光通信调制解析 n内置稳压的必要性 n纹波 10mV n缓上电 n负载率 光通信调制解析 1 9 图4.3-12 transceiver管脚排列 目前，光电集成模块的速

40、率，已经达到10Gb/s。所以绝 大多数光端机都可以使用光电集成模块。但是，光电集成模 块对于连“0”与连“1”数有严格限制，对于输入码流必须先 经过扰码。对于分组传送的技术体系，受到一定得限制。 光通信调制解析 概述概述 第一节第一节 光发射机使用的光源光发射机使用的光源 第二节第二节 光的调制光的调制 第三节第三节 直接调制光发射机直接调制光发射机 第四节第四节 外调制外调制 第五节第五节 线路编码线路编码 光通信调制解析 n为什么要求外调制? n如何进行外调制?(外调制的原理和实现方法) 光通信调制解析 结构框图 线路 编码 驱动 电路 LD或 LED 控制 电路 电信号输入光信号 光通

41、信调制解析 n对LD进行直接强度调制时,会引起激 光器的谱线展宽,导致单模光纤色散 增加,限制通信系统的容量。为了消 除激光器谱线展宽对高速通信系统 （10Gbit及10Gbit以上）的影响，一 般采用外调制技术。 光通信调制解析 线路编码驱动电路 L D 或 LED 控制电路 电信号输入光信号 直接调制的光发射机 线路编码驱动电路 LD或LED 控制电路 电信号输入 光信号 外调制器件 间接调制的光发射机 光通信调制解析 n1 电光效应 n2 声光效应 n3 磁光效应 n4 EAM（电吸收调制） 折射率随所施加的电压改变而改变的现象折射率随所施加的电压改变而改变的现象 光通信调制解析 利用利

42、用电光效应电光效应实现电光调制的步骤：实现电光调制的步骤： 1.1.电光效应使得最初各向同性的介质，变成了各向电光效应使得最初各向同性的介质，变成了各向 异性介质；或者使最初的各向异性介质的介电张量异性介质；或者使最初的各向异性介质的介电张量 发生改变。发生改变。 2.2.各向异性介质具有对于不同线偏振方向的光产生各向异性介质具有对于不同线偏振方向的光产生 不同的相移的功能，因此通过电光效应可以构成调不同的相移的功能，因此通过电光效应可以构成调 相器。相器。 3.3.利用两个偏振方向的调相器产生的相位差，再将利用两个偏振方向的调相器产生的相位差，再将 它们进行干涉，就构成了一个与相位差有关的调

43、幅它们进行干涉，就构成了一个与相位差有关的调幅 器。器。 光通信调制解析 4.4.1 电光效应 4.4.2 电光调制原理 光通信调制解析 折射率随所施加的电压改变而改变的现象 4.4.1 电光效应 EEE: 111 2 0 22 R nnn 0 111 222 ijijij nnn E 光通信调制解析 4.4.1 电光效应 3 4 2, 5 6, , 1 6 , 5 , 4 , 3 , 2 , 1xyxzyzzzyyxx 00 1 0 1 0 1 , 1 0 1 , 1 0 1 , 1 0 1 6 2 5 2 4 2 2 3 22 2 22 1 2 nnn nnnnnn zyx 光通信调制解析

44、 鉴于只有6个分量是独立的，所以线性电光系数就缩减 为6x3的矩阵 4.4.1 电光效应 zzzzzyzzxyzzyzyyzxxzzxzyxzx zzzzyyzyxyzzyyyyyxxzzxyyxyx zxzzxyzxxyxzyxyyxxxxzxxyxxx mkl , , , , , , , , , , , , , , , , , , 光通信调制解析 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3 2 1 632661 532551 432441 332331 232221 131211 6 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 2 E E E n n n n n n 光通信调制解析 双轴晶体 单轴（光轴）材料 ED z y x ED z 0