数字光发射机docx.docx

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数字光发射机

光发射机的基本功能是将携带信息的电信号转换成光信号，并将光信号送入光纤中。

光发射机除了半导体光源及其驱动电路之外还包括使系统正常、可靠工作的一些辅助控制电路部分。

数字光发射机结构图

光源的驱动

光源的驱动就是根据输入的电信号产生相应的光信号的过

程。

采用的器件不同、调制方式的不同、输入信号类型的不

同都有不同的驱动方式。

LD的驱动

1）增大直流预偏置电流使其逼近阈值，可以减小电光延迟

时间，抑制张迟振荡；

（2）当激光器偏置在阈值附近，较小的调制脉冲电流就能

得到足够的输出光脉冲，可以大大减小码型效应；

（3）加大直流偏置电流使激光器在发“0与发“1时的光功率之比（即消光比）增大，影响接收机的灵敏度。

因此，偏置电流的选择要兼顾电光延迟、张迟振荡、码型效应以及消光比等各种因素，根据器件的性能，系统的具体要求，适当选择

tt7id号A

光发射机的作用是将从复用设备送来的HDB3信码变换成

NRZ码；接着将NRZ码编为适合在光缆线路上传输的码型；

也決发饱和开关LED驱动电路佩辆抗射极跟随LEI爛动电路何场效应管LED驱动电路最后在进行电/光转换，将电信号转换成光信号并耦合进光纤。

光发射机-光发射机的构成

光发射机由输入接口、光源、驱动电路、监控电路、控制电路等构成，其核心是光源及驱动电路。

在数字通信中，输入电路将输入的信号（如PCM脉冲）进行整形，变换成适于线路传送的码型后通过驱动电路光源，或者送到光调制器调制光源输出的连续光波。

为了稳定输出的平均光功率和工作温度，通常要设置一个自动的温度控制及功率控制电路。

光发射机-光源的调制

我们都知道，信息的处理都是在电的领域内完成的，在光纤通信中，我们必须把电信号转变成光信号，这样才能在光纤上传播。

在光纤通信系统中，信息由LED或LD发出的光波所携带，光波就是载波，把信息加载到光波上的过程就是调制。

光调制器就是实现从电信号到光信号的转换的器件。

调制方式通常分为两大类，即模拟调制和数字调制。

模拟调制又有两类，一类是用模拟基带信号直接对光源进行强度调制（D-IM）;另一采用连续或脉冲的射频（RF）波作为副载波，模拟基带信号先对它的幅度、频率或相位等进行调制，再用该受调制的副载波去强度调制光源。

模拟调制的优点是设备简单，占有带宽较窄，但它的抗干扰性能差，中继时噪声累积。

数字调制是光纤通信的主要调制方式，将模拟信号抽样量化后，以二进制数字信号“1或“0”光载波进行通断调制，

并进行脉冲编码（PCM）。

数字调制的优点是抗干扰能力强，中继时噪声及色散的影响不积累，因此可实现长距离传输，它的缺点是需要较宽的频带，设备也复杂。

按调制方式与光源的关系来分，有直接调制和外调制两

种。

前者指直接用电调制信号来控制半导体光源的振荡参数

（光强、频率等），得到光频的调幅波或调频波，这种调制又称内调制；后者是让光源输出的幅度与频率等恒定的光载波通过光调制器，光信号通过调制器实现对光载波的幅度、频率及相位等进行调制，光源直接调制的优点是简单，但调制速率受到载流子寿命及高速率下的性能退化的限制（如频率啁啾等）。

外调制方式需要调制器，结构复杂，但可获得优良的调制性能，尤其适合于高速率下运用。

按被调制光波的参数分：

强度调制、相位调制、偏振调制等。

目前光纤通信中应用最多的是光源的基带直接强度调制、副载波强度调制及数字调制，高速率时采用外调制。

光发射机-光源的控制电路系统对光源的要求是很高的，包括：

1.波长稳定性要求：

WDM系统对光源发射波长的稳定性具有较高的要求，波长的漂移将导致信道之间的串扰。

2.功率稳定性要求：

某信道功率的漂移，不仅影响本信道的传输性能，而且通过EDFA的瞬态效应影响其它信道的性能。

光源的控制电路主要包括温度控制和功率控制电路，它们的作用就是消除温度变化和器件老化的影响，稳定发射机性

能。

其它的控制电路还有光源慢启动保护电路、激光器反向冲击电流保护电路、激光器过流保护电路和激光器关断电路。

1.光端机的应用在高速公路、银行、电力、电信等的监控领域都要求对视频信号进行远程的传输，目前主要的解决方法是利用光端机将视频信号或将视频信号转化为数字信号通过光纤

1.光端机的应用

在高速公路、银行、电力、电信等的监控领域都要求对视频信号进行远程的传输，目前主要的解决方法是利用光端机将视频信号或将视频信号转化为数字信号通过光纤进行光纤有单纤和多纤之分，这两种光纤由于能提供的带宽以及接不同而使实际应用的解决方案有很大的不同。

由于光纤资源的宝贵，传输的带宽要求更加节省，不仅要求进行单纤的传输，而且要求单纤的多路传输。

现在的光端机广泛的采用WD哧口CWDMWDM技术通过利用光复用器将在不同光纤中传输的波长结合到一根光纤中传输来实现。

在链路的接收端，利用解复用器将分解后的波长分别送到不同的光纤，后者分别接到不同的接收机，WDM!

最早被利用在光端机

上的波分复用技术。

稀疏波分复用（CWD）技术的首次商用是在20世纪80年代初，在多模光纤中用来传输数字视频信号。

Quante公司推出了一

个工作在800nm窗口、每信道的速率为140M比特/秒的四波系统，这些系统首先应用在有线电视的广播链路。

CWDM越来越广泛地被业界所接受。

和DWDM^统不同，CWDM

系统采用的是不带冷却器的分布式反馈（DFB激光器和宽带

光滤波器，因此CWD系统具有以下优点：

功率损耗低、尺寸小和成本低。

CWD目前有三个可用波段，分别是：

（单位：

nm）

O-Band:

1275.7,1300.2,1324.7,1349.2

E-Band:

1380,1400,1420,1440

S+C+L-Band:

1470,1490,1510,1530,1550,1570,1590,1610

目前，商业CWD系统集中在1500nm窗口，全波段的CWDI尚在发展中。

CWDI目前尚没有形成统一的技术标准，不过，CWDM

用户组已经成立，估计不远的将来，这种混乱的局面将结束。

美国的1400nm商业利益组织正在致力于为CWD嘛统制定标

准。

目前建议草案考虑的CWDI系统波长栅格分为三个波段。

“O波段”包括四个波长：

1290、1310、1330和1350nm“E波段”包括四个波长：

1380、1400、1420和1440nm,“S+C+L波段包括从1470nm到1610nm的范围，间距为20nm的八个波长。

这些波长利用了光纤的全部光谱，包括在1310、1510和

1550nm处的传统光源，从而增加了复用的信道数。

20nm的信

道间距允许利用廉价的不带冷却器的激光发射机和宽带光滤波器，同时，

它也躲开了1270nm高损耗波长，并且使相邻波段之间保持了

30nm的间隙。

CWD系统采用的DFB激光器不需要冷却，当CWD系统工作在0C到70C的温度范围内，其激光器的波长一般会有6nm的漂

移。

这个波长漂移再加上激光器生产过程造成的土3nm波长变化，总共大约有土12nm的变化。

这样就要求光滤波器的通带和激光器信道间距必须足够宽。

在这些系统中，在信道带宽为13nm的情况下信道间距一般为20nmo

CWD还存在一些性能上的局限。

目前尚存在以下4点不足：

一、CWDI在单根光纤上支持的复用波长个数较少，导致日后扩容成本较高；二、复用器、复用解调器等设备的成本还应进一步降低，这些设备不能只是DMDI相应设备的简单改型；三、

CWDM不适用于城域网，城域网节点间距离较短，在远程传输有一定的难度，运营商用在CWD设备扩容上的钱完全可以用来埋设更多的光缆，得到更好的效果；四、CWDM还未形成标

准。

光端机也可以采用密集波分复用DWD技术，顾名思义，是稀

疏波分复用的近亲，它们的区别主要有二点：

一、CWDM载波

通道间距较宽，因此，同一根光纤上只能复用5到6个左右波

长的光波，“稀疏”与“密集”称谓的差别就由此而来；二、CWDM®制激光采用非冷却激光，而DWDM采用的是冷却激光。

冷却激光采用温度调谐，非冷却激光采用电子调谐。

由于在一个很宽的波长区段内温度分布很不均匀，因此温度调谐实现起来难度很大，成本也很高。

CWDI避开了这一难点，因而

大幅降低了成本，整个CWD系统成本只有DWDM的30%在长途传输中，DWDMfe于采用了EDFA（掺铒光纤放大器）将光信号直接放大，节省了大量的电中继设备，从而大大节约了成本。

但另外一方面，由于EDFA平坦增益带宽较窄和它本身某些增益特性的限制，人们不得不采用高波长稳定度的激光器和密集波分复用器及解复用器，并且在整个线路上进行光功率均衡；此外，由于电中继传输距离加长，对激光器的色散容限和啁啾特性也提出了很高的要求。

这些技术又提高了系统成本，过高的成本限制了DWD在实际中的应用，所以

目前用的比较多的是采用WDM和CWDM技术，但DWDM是未来

的发展方向。

目前光端机产品的类型比较多，主要有FM光端机、AM光端机、数字光端机、WDM以及DWDM光端机，FMAM和数字光端机应用的时间较长，技术方面比较成熟，但对光纤资源的要求较多，所以WDM和CWD产品近几年的市场份额在逐步的增加，几大国际知名的光端机厂商目前都在致力于CWDI光端机

的研制，目前已经出现了一些比较完善的产品，如美国的OPTELECO公司的CWD光端机就是在实际应用中非常好的产品，DWDIM6端机也一直都被放在十分重要的地位上，对这一技术的研究和投资一直没有停止，这也被各大光端机厂商看作是对未来的市场以及技术的争夺。

美国的OPTELECO公司一直是国际知名光端机新技术的推进者，在CWDI光端机的研制上他们又走到了前面，目前他们推出的型号齐全、功能可*的CWDMte端机在远程传输中得到广泛的认可，包括单路、两路，,8、16路，带音频不带音频、

带数据不带数据等各个型号，由于在传输中性能稳定、对传输介质的限制少而比其他厂商的产品获得更大的成功。

另外，

公司

一直没有停止对DWD光端机的探索，第一代的产品已经问世，不久更多路数更加实用的DWDM光端机将推出满足市场的需

远程的视频传输中光端机的应用非常广泛，不仅在CCTV系统中，而且在远程视频会议、远程教学、远程医疗、通讯等诸多领域都有很广阔的用武之地，它的技术随着计算机技术和通讯技术的不断发展而不断的发展，未来的光端机将向着数字化、网络化的方向发展，前景无疑是非常广阔的。

2.光端机的应用分类

按应用领域当前光端机设备有以下几种：

1.监控用光端机：

用来传输视频信号（如普通摄像机输出的就是视频信号），并

同时能辅助传输音频、控制数据、开关量信号和以太网信号，主要应用于高速公路、城市交通、社区安防以及需要监控的各个领域；

2.广电用光端机：

用来传输射频信号，其端机非点对点传输，它在光路中直接做分支，可由一个发射机对多个接收机，主要应用在有线电视的光传输领域；

3.电信用光端机：

其端机每个基本通道为2M又俗称2M端机，每个2M通道可传输30路电话或传输2M带宽的网络信号，它只是一个固定带宽的通道，用途主要取决于和光端机相连的配套设备，其支持的协议为G.703协议，主要应用于固定带宽的电信光通讯领域。

3.视频光端机在监控系统运用和特点

一、前言

随着时代的发展，以及用户对安全防范要求的日益提高，监控光端机在安防领域得到越来越广泛的运用，而且监控光端机的技术也越来越成熟，那么目前监控光端机已经可以实现在一芯光