光源调制是用所需传送的信息改变光源输出参数的过程。例如用电的数字信号来控制光源的光强,使光源输出光数字脉冲信号等。
简介
光源光纤数字通信系统中的光源大都是半导体激光器和发光二极管。
光调制方式常见的光调制方式有内调制和外调制之分,每种又有三种键控方式,见表1。
内调制
内调制是在光源上直接施加调制信号,使光源在发光过程中完成光的参数调制,又称为直接调制。半导体激光器或发光二极管都可采用直接调制。半导体激光器的调制信号连同偏流必须超过它的阈值才能实现调制。
ASK-幅度键控是通过改变光能强度以载送数字信息,也称为光强调制。
FSK-频键移键控是通过改变光波的频率以载送数字信息,也称为光频调制。
psk-相移键控是通过改变光波的相位以载送数字信息,也称为光相调制。
光的FSK和PSK,必须采用相干性很好的光源,即单纵模的谱线很窄的激光光源。
外调制
外调制是在光源之外设有光调制器。在调制器上施加电数字信号作调制信号,使来自光源的光波、在经过调制器后,输出光的参数随调制信号而改变。一般光调制器有固体光调制器和半导体光调制器两种:①LiNbO3固体光调制器的光源一般为半导体相干光激光器,其外部设有LiNbO3光调制器。电数字信号施加于LiNbO3光调制器上,LiNbO3具有电光旋光效应,使输出光的相位、幅度随之而改变,完成光强调制或光相调制;②半导体光调制器是把半导体外延管心用微解理工艺分成两或三段。一段制成激光器,注入直流电流产生直流激光,另一端那段制成光调制器,加入电数字信号就可以调制输出光,中间段注入电流以控制光相位,整体协调。半导体外调制方法比直接调制的速度高,谱线好。
调制带宽
直接调制半导体发光二极管的带宽较窄。直接调制半导体激光器的带宽较宽。调制带宽受其谐振频率限制,见表2。
单纵模调制及调制嗓声 激光器的谱线有单谱线和多谱线,或称为单纵模和多纵模。长距离大容量的光纤通信系统应采用单纵模激光器,以免光纤的色散与边模(边谱线)相互作用,使脉冲信号展宽而减小容量。在高速调制下,原来为单纵模的激光器BH-LD,会产生边模,并且带有随机性。这些边模经过光纤与光纤的色散相互作用会产生噪声,限制了传输距离。这种噪声被称为模分配噪声(mode partition noise)。如果采用所谓的“动态单纵模激光器”,即在高速调制下仍能保持输出光的谱线为单纵模,则模分配噪声可以减免。如DFB-LD分布反馈式激光器就是动态单纵模激光器。超高速调制时,在脉冲上升沿和下降沿的过渡时间中,输出光的光频有频移现象。这种频移与光纤色散相互作用也会产生噪声,称为啁啾噪声(ehirpingnoise),它也会影响传输距离。采用外调制或采用发送信号预均衡方法可以减免啁啾声。
注:DFB-LD是分布反馈激光器;MQW-LD是多量子阱激光器。
调制线路
常用的半导体光源直接调制是采用半导体功率三极管集电极恒流驱动线路。在高速运用时,常采用双管分差恒流驱动线路。不宜采用射随线路,半导体光源具有二极管相似的伏安特性,驱动电压的微变会引起很大的电流变化,使调制不稳定,甚至会使激光器损坏。在半导体激光器的调制线路中要有一个偏置电路供给一个直流以克服激光器的阈值,才能正常工作。在阈值以上工作,调制速度可以更高一些。