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强度调制直接检测光纤通信技术

【摘要】:IM-DD 光纤通信系统是在发送端用信号调制光载波的强度,在接收端用光检测器直接检测光信号的光纤通信系统。图9.34强度调制-直接检测光纤通信系统系统光源的调制实施方案有两种方式:外调制和内调制。当光纤通信系统向高速方向发展时,内调制难以满足要求,不得不采用外调制。直接检测是指不经过任何变换用光检测器直接检测光信号,并转换成电信号。

IM-DD 光纤通信系统是在发送端用信号调制光载波的强度,在接收端用光检测器直接检测光信号的光纤通信系统。IM-DD 光纤通信系统的基本结构包括编码/信号整形部分、调制器/驱动器、光源、传输线路光纤、光检测器、放大器、解码/解调器等。如果光通信系统进行长距离传输,系统还需要增加光中继器。IM-DD 光纤通信系统的构成如图9.34所示。

图9.34 强度调制-直接检测(IM-DD)光纤通信系统

系统光源的调制实施方案有两种方式:外调制和内调制。内调制适合于半导体光源(LD、LED),它将要传送的信息转变为电流信号注入光源器件,经电光转换,获得相应的光信号输出,输出光波幅值与调制信号成比例及线性关系。按调制信号的形式,内调制又可分为模拟调制和数字调制:模拟调制是直接用连续的模拟信号(如语音或视频信号)对光源进行调制;一般数字调制是指PCM 编码调制,先将连续变化的模拟信号通过抽样、量化和编码转换成一组二进制脉冲代码来表示信号,实现调制。

当光纤通信系统向高速方向发展时,内调制难以满足要求,不得不采用外调制。外调制是在光源外对光源发出的光载波进行调制,即利用晶体的电光、磁光和声光效应等性质对光波进行调制。具体实施方法是:在激光器输出的光路上放置光调制器,并对调制器进行电压调制,使经过调制器的光载波得到调制。对于光调制器可采用铌酸锂调制器、电吸收调制器等方法。由于外调制是对光载波进行调制,不但可对光强度,还可对相位、偏振和波长进行调制。

直接检测是指不经过任何变换用光检测器直接检测光信号,并转换成电信号。通过光纤传输过来的光信号一般都非常微弱,经过光检测器转换成的电信号也非常微弱,需要先经放大、再生。如果原始信号是模拟信号,其再生只需要滤波器即可;如是数字信号,还要增加判决、时钟提取和自动增益控制等电路。

由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制,且光纤的拉制长度也是有限度的(如1 km),因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是,光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合,在系统中对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。