光源調製

光源調製是用所需傳送的信息改變光源輸出參數的過程。例如用電的數位訊號來控制光源的光強，使光源輸出光數字脈衝信號等。

基本介紹

• 中文名：光源調製
• 外文名：modulation of light source
• 套用學科：光纖通信技術

簡介

光源光纖數字通信系統中的光源大都是半導體雷射器和發光二極體。

光調製方式常見的光調製方式有內調製和外調製之分，每種又有三種鍵控方式，見表1。

表1 光的調製方式

內調製

內調製是在光源上直接施加調製信號，使光源在發光過程中完成光的參數調製，又稱為直接調製。半導體雷射器或發光二極體都可採用直接調製。半導體雷射器的調製信號連同偏流必須超過它的閾值才能實現調製。

ASK-幅度鍵控是通過改變光能強度以載送數字信息，也稱為光強調製。

FSK-頻鍵移鍵控是通過改變光波的頻率以載送數字信息，也稱為光頻調製。

psk-相移鍵控是通過改變光波的相位以載送數字信息，也稱為光相調製。

光的FSK和PSK，必須採用相干性很好的光源，即單縱模的譜線很窄的雷射光源。

外調製

外調製是在光源之外設有光調製器。在調製器上施加電數位訊號作調製信號，使來自光源的光波、在經過調製器後，輸出光的參數隨調製信號而改變。一般光調製器有固體光調製器和半導體光調製器兩種：①LiNbO3固體光調製器的光源一般為半導體相干光雷射器，其外部設有LiNbO3光調製器。電數位訊號施加於LiNbO3光調製器上，LiNbO3具有電光旋光效應，使輸出光的相位、幅度隨之而改變，完成光強調製或光相調製；②半導體光調製器是把半導體外延管心用微解理工藝分成兩或三段。一段製成雷射器，注入直流電流產生直流雷射，另一端那段製成光調製器，加入電數位訊號就可以調製輸出光，中間段注入電流以控制光相位，整體協調。半導體外調製方法比直接調製的速度高，譜線好。

調製頻寬

直接調製半導體發光二極體的頻寬較窄。直接調製半導體雷射器的頻寬較寬。調製頻寬受其諧振頻率限制，見表2。

單縱模調製及調製嗓聲 雷射器的譜線有單譜線和多譜線，或稱為單縱模和多縱模。長距離大容量的光纖通信系統應採用單縱模雷射器，以免光纖的色散與邊模（邊譜線）相互作用，使脈衝信號展寬而減小容量。在高速調製下，原來為單縱模的雷射器BH-LD，會產生邊模，並且帶有隨機性。這些邊模經過光纖與光纖的色散相互作用會產生噪聲，限制了傳輸距離。這種噪聲被稱為模分配噪聲（mode partition noise）。如果採用所謂的“動態單縱模雷射器”，即在高速調製下仍能保持輸出光的譜線為單縱模，則模分配噪聲可以減免。如DFB-LD分布反饋式雷射器就是動態單縱模雷射器。超高速調製時，在脈衝上升沿和下降沿的過渡時間中，輸出光的光頻有頻移現象。這種頻移與光纖色散相互作用也會產生噪聲，稱為啁啾噪聲（ehirpingnoise），它也會影響傳輸距離。採用外調製或採用傳送信號預均衡方法可以減免啁啾聲。

表2 各種光源及其調製方法、頻寬比較表

註：DFB-LD是分布反饋雷射器；MQW-LD是多量子阱雷射器。

調製線路

常用的半導體光源直接調製是採用半導體功率三極體集電極恆流驅動線路。在高速運用時，常採用雙管分差恆流驅動線路。不宜採用射隨線路，半導體光源具有二極體相似的伏安特性，驅動電壓的微變會引起很大的電流變化，使調製不穩定，甚至會使雷射器損壞。在半導體雷射器的調製線路中要有一個偏置電路供給一個直流以克服雷射器的閾值，才能正常工作。在閾值以上工作，調製速度可以更高一些。