光纤通信电路
光纤通信系统的组成及其各部分的作用
光纤通信系统的组成及其各部分的作用光发信机是实现电/光转换的光端机。
它由光源、驱动器和调制器组成。
其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。
电端机就是常规的电子通信设备。
有关“光纤通信系统的组成及其各部分的作用”的详细说明。
1.光纤通信系统的组成（1）光发信机光发信机是实现电/光转换的光端机。
它由光源、驱动器和调制器组成。
其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。
电端机就是常规的电子通信设备。
（2）光收信机光收信机是实现光/电转换的光端机。
它由光检测器和光放大器组成。
其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去。
（3）光纤或光缆光纤或光缆构成光的传输通路。
其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。
（4）中继器中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。
它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲近行政性。
（5）光纤连接器、耦合器等无源器件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1Km)。
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，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。
光纤通信电路设计与分析
光纤通信电路设计与分析光纤通信电路是现代通信领域中最常用的传输媒介之一。
它通过利用光的传导特性来实现高速、远距离的数据传输。
本文将对光纤通信电路的设计与分析进行详细介绍。
一、光纤通信电路的基本原理光纤通信电路的基本原理是光的传输，它依靠光的折射和反射特性在光纤中传输信息。
一般而言，光纤通信系统包括光源、调制器、光传输介质、解调器和接收器等组成部分。
其中，光源产生的光信号经过调制器调制后，通过光传输介质即光纤传输至接收器，经过解调后即可恢复出原始信息。
二、光纤通信电路的设计步骤1. 系统需求分析：根据实际应用场景和需求，确定通信系统的传输速率、传播距离、传输容量等关键指标。
2. 光源选择与设计：根据系统需求，选择合适的光源，如激光二极管、半导体激光器等，并进行光源驱动电路的设计。
3. 调制器设计：根据传输信号特点，选择适当的调制方式，如直接调制、外调制等，并设计相应的调制电路。
4. 光传输介质选择与设计：根据传输距离和传输容量要求，选择合适的光纤类型，并进行光纤布线和连接方案的设计。
5. 解调器设计：选择合适的检测方法、解调算法和电路结构，设计相应的解调器电路。
6. 接收器设计：设计合适的前端电路、放大电路和数字信号处理电路，实现对接收信号的恢复和处理。
三、光纤通信电路的性能分析光纤通信电路的性能分析主要包括传输衰减、带宽和误码率等指标的评估。
1. 传输衰减：通过衡量信号在光纤中传输过程中的损耗情况，评估传输衰减程度，以保证信号的传输距离。
2. 带宽：通过测量信号在光纤中的传输速率，评估信号的带宽，以满足数据传输的需求。
3. 误码率：通过检测接收端解调后的信号正确率，评估传输过程中引入的误码率，以保证数据传输的可靠性。
四、光纤通信电路的应用领域光纤通信电路广泛应用于各行各业的信息传输领域，其中包括但不限于以下几个方面：1. 通信网络：光纤通信电路是构建宽带通信网络的重要组成部分，应用于电话、宽带互联网、移动通信等领域，实现高速、稳定的数据传输。
通信电路的原理和应用实例
通信电路的原理和应用实例一、通信电路的原理通信电路是指用于传输信息的电路，它通过将原始信号转换为电信号，并通过导线、光纤或无线电等传输媒介进行信息传递。
通信电路的原理基于以下几个主要要素：1.1 发送器发送器是通信电路的核心部分，它将待传输的信号转换为适合传输的电信号。
发送器通常包括信号调制和信号放大等功能模块。
1.2 传输媒介传输媒介是信息传输的载体，常见的传输媒介包括导线、光纤和无线信号。
不同的传输媒介具有不同的传输特性和适用范围。
1.3 接收器接收器是通信电路中的另一个重要组成部分，它将传输过来的电信号转换为原始信号。
接收器通常包括信号解调、信号放大和信号解码等功能。
1.4 信号处理信号处理是通信电路中必不可少的一个环节，它通过对传输的信号进行处理和优化，确保传输质量的稳定和可靠。
二、通信电路的应用实例通信电路在现代通信领域中得到了广泛的应用，下面是一些通信电路的应用实例：2.1 电话系统电话系统是最早也是最常见的通信电路应用之一。
通过电话系统，人们可以通过电话线进行语音通信。
电话系统不仅可以用于个人之间的通话，也可用于商业和公共服务等领域。
2.2 无线通信系统无线通信系统是一种基于无线电波进行信息传输的通信电路。
在无线通信系统中，通过手机和基站之间的通信，实现了移动电话和数据传输等功能。
2.3 宽带互联网宽带互联网是一种基于通信电路的高速数据传输网络。
通过宽带互联网，人们可以方便地进行网上购物、在线视频、视频会议等活动。
2.4 电视广播系统电视广播系统是一种基于无线电波传输的通信电路，它通过电视信号的传输，实现了电视节目的接收和播放。
电视广播系统广泛应用于家庭和公共场所。
2.5 数据通信网络数据通信网络是一种用于传输数据的通信电路，常见的应用有局域网、广域网和因特网等。
通过数据通信网络，人们可以实现数据的传输和共享。
2.6 卫星通信卫星通信是一种基于卫星进行信息传输的通信电路。
卫星通信广泛应用于远程地区的通信和航空航天等领域。
光模块内用到的接口电路
光模块内用到的接口电路光模块内用到的接口电路是一种重要的电子元件，它在光纤通信系统中起着至关重要的作用。
接口电路是光模块与其他设备之间进行信号传递和连接的桥梁，它能够实现高速、稳定、可靠的数据传输。
接口电路中最基本的组成部分是电器接口和光学接口。
电器接口负责将光模块与其他电子设备进行电气连接，以实现信号的传输和接收。
光学接口则负责将光信号转换为电信号或将电信号转换为光信号，以便于在光纤中传输。
在电器接口方面，常见的接口电路包括差分信号传输电路、驱动电路和接收电路等。
差分信号传输电路通过两个相位相反的信号进行数据传输，能够有效降低电磁干扰和信号失真。
驱动电路负责将电信号转换为适合光模块的信号，并将其发送到光模块中。
接收电路则负责将光模块中接收到的光信号转换为电信号，并将其传输到其他设备中。
在光学接口方面，接口电路中常用的组件有激光器驱动电路、光电转换器和时钟恢复电路等。
激光器驱动电路负责为激光器提供稳定的电源和电流，以确保激光器能够正常工作。
光电转换器则负责将接收到的光信号转换为电信号，并将其传输到其他设备中。
时钟恢复电路则负责从数据中恢复出时钟信号，以确保数据的同步传输。
除了上述基本的接口电路，还有一些补充电路和保护电路。
补充电路可以提供额外的特性，比如温度传感器和电源监测电路等。
保护电路则能够保护光模块和其他设备免受电磁干扰、过电压和过电流等不良影响。
光模块内用到的接口电路在光纤通信系统中是不可或缺的。
它们通过电器接口和光学接口实现信号的传输和连接，确保数据的高速、稳定、可靠传输。
接口电路的设计和优化需要考虑到各种因素，包括信号传输的带宽、功耗、抗干扰能力等。
只有通过合理的设计和严谨的测试，才能确保接口电路的性能达到预期，并满足光纤通信系统的需求。
光纤通信电路
(d)
图 3.28 常用耦合器的类型
2.
耦合器的结构 有许多种类型 ，其中比较实用和有发展前
途的有光纤型、微器件型和波导型。 （1）、 光纤型 光纤型把两根或多根光纤排列 ，用熔拉双锥技术制作各
种器件。这种方法可以构成T型耦合器、定向耦合器、星型 耦合器和波分解复用器。
（2）、微器件型 微器件型用自聚焦透镜和分光片、滤光片或光栅等微光
(2) 电/光转换效率要高， 即要求在足够低的驱动电流下 ， 有足够大而稳定的输出光功率 ，且线性良好。发射光束的方向 性要好，即远场的辐射角要小，以利于提高光源与光纤之间的 耦合效率。
(3) 允许的调制速率要高或响应速度要快 ，以满足系统的 大传输容量的要求。
图 4.3 光脉冲瞬态响应波形
(4) 器件应能在常温下以连续波方式工作 ， 要求温度稳定 性好， 可靠性高，寿命长。
在高速率系统、 波分复用系统和相干光系统中都要用调制 器。调制器可以用电光效应、 磁光效应或声光效应来实现 。 最有用的调制器是利用具有强电光效应的铌酸锂(LiNbO3)晶体 制成的。
调制器是利用线性电光效应实现的 ，因为 折射率 n随外加 电场E(电压U)而变化， 改变了入射光的相位和输出光功率。
(3) 对激光器应施加足够的偏置电流，以便抑制在较高速率 调制下可能出现的张弛振荡，保证发射机正常工作。
(4) 应采用自动功率控制(APC)和自动温度控制(ATC)， 以 保证输出光功率有足够的稳定性。
3.
线路编码 之所以必要，是因为电端机输出的 数字信号是 适合电缆传输的双极性码 ，而光源不能发射负脉冲 ，所以要 变换为适合于 光纤传输的单极性码 ，线路编码的其它原因见 4.3节所述。
光波导 输入光
简述光纤通信系统的结构和各部分功能
简述光纤通信系统的结构和各部分功能光纤通信系统是一种基于光纤传输信号的通信系统，由多个部分组成，每个部分都有各自的功能。
下面将对光纤通信系统的结构和各部分功能进行简述。
一、光纤通信系统的结构光纤通信系统一般由光发射器、光纤传输介质、光接收器和光网络设备组成。
1. 光发射器：光发射器是光纤通信系统中的发送端，它将电信号转换成光信号并通过光纤传输介质发送出去。
光发射器的主要功能是将电信号转换为适合光纤传输的光信号，并能够调节光信号的强度和频率。
2. 光纤传输介质：光纤传输介质是光纤通信系统中的传输媒介，它能够将光信号传输到目标地点。
光纤传输介质具有高带宽、低损耗和抗干扰等特点，使得光信号能够在长距离传输过程中保持较高的质量。
3. 光接收器：光接收器是光纤通信系统中的接收端，它接收光纤传输介质中传输的光信号，并将其转换为电信号。
光接收器的主要功能是将光信号转换为电信号，并能够对电信号进行放大和解调等处理。
4. 光网络设备：光网络设备包括光纤交换机、光开关等，它们用于光纤通信系统的网络管理和控制。
光网络设备的主要功能是实现光信号的路由选择、调度和管理，以及对光信号进行调制和解调等处理。
二、各部分功能的详细描述1. 光发射器的功能：光发射器主要负责将电信号转换为适合光纤传输的光信号，并能够调节光信号的强度和频率。
它包括以下几个主要功能：- 光源发生器：产生光信号的光源，常见的有激光二极管、LED等。
- 调制电路：对电信号进行调制，将其转换为光信号。
- 驱动电路：控制光源的开关和调节光信号的强度。
2. 光纤传输介质的功能：光纤传输介质主要负责将光信号传输到目标地点，具有高带宽、低损耗和抗干扰等特点。
其主要功能包括：- 光纤芯：传输光信号的核心部分，由高折射率的材料构成。
- 光纤包层：包裹光纤芯，起到保护和传导光信号的作用。
- 光纤护套：保护光纤传输介质免受外界环境的影响。
3. 光接收器的功能：光接收器主要负责接收光纤传输介质中传输的光信号，并将其转换为电信号。
电路中的光纤通信与光纤传感技术
电路中的光纤通信与光纤传感技术在电路中，光纤通信和光纤传感技术是两个重要的应用领域。
光纤通信利用光的传播特性进行信息传输，而光纤传感技术则通过光纤来实现各种测量和传感应用。
本文将分别探讨光纤通信和光纤传感技术在电路中的应用。
一、光纤通信在电路中的应用光纤通信是一种使用光作为信息传输媒介的通信方式。
相对于传统的电信号传输方式，光纤通信具有更高的传输速度、更大的带宽和更远的传输距离。
在电路中，光纤通信广泛应用于数据中心、通信基站和网络骨干等领域。
1. 数据中心数据中心是现代电路中的关键组成部分，光纤通信在数据中心中扮演着重要角色。
数据中心中的大量服务器需要快速、稳定的数据传输，而光纤通信提供了高速、低延迟的解决方案。
通过采用光纤通信技术，数据中心可以实现大容量数据的迅速传输，提高整体效率。
2. 通信基站通信基站是无线通信系统中实现信号传输的关键节点。
光纤通信可用于连接不同基站之间的传输链路，提供高速、稳定的传输能力。
通过使用光纤通信技术，可以实现基站之间大容量数据的传输，提高信号传输的稳定性和可靠性。
3. 网络骨干网络骨干是连接不同地点网络的关键部分，也是实现互联网数据传输的主要通道之一。
光纤通信在网络骨干中广泛应用，提供了高速、大容量的数据传输能力。
通过采用光纤通信技术，网络骨干可以实现高速网络传输，满足不断增长的数据需求。
二、光纤传感技术在电路中的应用光纤传感技术利用光纤的敏感特性来实现对各种物理量的测量和传感。
在电路中，光纤传感技术可以应用于温度、压力、应变等参数的测量和监测。
1. 温度传感光纤传感技术可以通过测量光纤的光信号在温度变化下的变化来实现温度的测量。
光纤温度传感器具有响应速度快、精度高、抗干扰能力强等优点。
在电路中，光纤温度传感器可以应用于电路元件的温度监测和故障诊断。
2. 压力传感光纤传感技术可以通过测量光纤在受压力作用下的形变来实现压力的测量。
光纤压力传感器具有高灵敏度、抗干扰性强等特点。
光纤通信技术
光的全反射与光纤的导光原理
光的全反射
当光线从一种介质射入另一种介质时，如果入射角大于某一临界角，光波将在第二种介质表面发生全 反射，即所有的光线都将被反射回第一种介质，而不会进入第二种介质。全反射是光纤导光的物理基 础。
光纤的导光原理
光线在光纤中传播时，由于光的全反射作用，光波被限制在光纤的纤芯中传播，从而实现光的定向传 输。光纤的导光原理是光纤通信中的核心技术之一。
光子集成电路与光子晶体光纤
总结词
光子集成电路和光子晶体光纤是光纤通信技术的两个重 要发展方向。
详细描述
光子集成电路是一种集成了多种光器件的光子回路，具 有高度集成、低能耗、高速传输等优点。而光子晶体光 纤则是一种新型的光纤结构，具有高非线性、高色散等 特性，为光通信带来了新的可能性。
光纤网络的可靠性、稳定性与安全性
光检测器与光接收机
光检测器
光检测器是光纤通信系统的接收端，用于将光信号转换为电信号。常用的光检 测器有光电二极管和雪崩光电二极管。
光接收机
光接收机是将光信号转换为电信号的设备，它包括光检测器、信号处理电路和 放大器等。
光纤与光缆
光纤
光纤是光纤通信系统的传输介质，用于传输光信号。光纤由纤芯和包层组成，纤 芯负责传输光信号，包层则起到保护和折射的作用。
物联网与智能交通
实时数据传输
光纤通信技术能够为智能 交通系统提供实时、可靠 的数据传输服务，支持交 通流量的监控和调度。
车辆安全与控制
光纤通信技术可以用于实 现车辆之间的信息交互， 提高车辆行驶的安全性和 控制精度。
智能停车系统
光纤通信技术可以支持智 能停车系统的建设，实现 车位信息的实时更新和车 辆快速定位。
光纤通信技术的发展历程
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由此可见，增加注入电流j，有利于提高张弛振荡频率ωr，
减小其幅度衰减时间τo，以及减小电光延迟时间td，因此对LD 施加偏置电流是非常必要的。
有足够大而稳定的输出光功率，且线性良好。发射光束的方向 性要好，即远场的辐射角要小，以利于提高光源与光纤之间的 耦合效率。 (3) 允许的调制速率要高或响应速度要快，以满足系统的 大传输容量的要求。
图 4.3 光脉冲瞬态响应波形
(4) 器件应能在常温下以连续波方式工作， 要求温度稳定 性好， 可靠性高，寿命长。
„
„
T形 (a) 1 4 定向 (c) 2 3
星形 (b)
1 2 N
1 ＋2 ＋N
波分 (d)
图 3.28 常用耦合器的类型
„
2. 基本结构 耦合器的结构有许多种类型，其中比较实用和有发展前 途的有光纤型、微器件型和波导型。 （1）、 光纤型 光纤型把两根或多根光纤排列，用熔拉双锥技术制作各 种器件。这种方法可以构成T型耦合器、定向耦合器、星型 耦合器和波分解复用器。 （2）、微器件型 微器件型用自聚焦透镜和分光片、滤光片或光栅等微光 学器件可以构成T型耦合器、定向耦合器和波分解复用器。 （3）、波导型 波导型在一片平板衬底上制作所需形状的光波导，衬底 作支撑体，又作波导包层。可以构成波导型T型耦合器、定 向耦合器和用滤光片作为波长选择元件的波分解复用器。
应实现光路转换。 机械光开关的优点是插入损耗小，串扰，适合各种光纤， 技术成熟；缺点是开关速度慢。固体光开关正相反， 优点是 开关速度快；缺点是插入损耗大，串扰大，只适合单模光纤。
第 4 章 光端机
4.1 光发射机 4.2 光接收机 4.3 线路编码
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第 4 章光端机
4.1光发射机
数字光发射机的功能是把电端机输出的数字基带电信号转 换为光信号，并用耦合技术有效注入光纤线路。
电光晶体
输入光
输出光
电极 信号电压
图 3.37 马赫 - 曾德尔干涉仪型调制器
3.3.5光开关
光开关的功能是转换光路，实现光交换，它是光网络的重 要器件。
光开关可分两大类： 一类是机械光开关， 利用电磁铁或
步进电机驱动光纤、棱镜或反射镜等光学元件实现光路转换；
另一类是固体光开关，利用磁光效应、电光效应或声光效
线扭折区域相对应。因此在选择激光器时应特别注意。
电脉 冲
光脉 冲
图4.5 激光器自脉冲动现象
4.1.3调制电路和自动功率控制
1. 调制电路
数字信号调制电路应采用电流开关电路， 最常用的是差分
电流开关电路。
图4.6示出由三极管组成的共发射极驱动电路，这种简单的
驱动电路主要用于以发光二极管 [WTBZ]LED 作为光源的光发 射机。数字信号 Uin 从三极管 V 的基极输入，通过集电极的电 流驱动LED。数字信号“0”码和“1”码对应于V的截止和饱 和状态，电流的大小根据对输出光信号幅度的要求确定。这种 驱动电路适用于10 Mb/s以下的低速率系统，更高速率系统应 采用差分电流开关电路。
3.3光 无 源 器 件
3.3.1连接器和接头 连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件。 主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间， 或光纤线路与其他光无源器件之间的连接。 连接器有单纤(芯)连接器和多纤(芯)连接器。 接头是实现光纤与光纤之间的永久性(固定)连接，主要用 于光纤线路的构成，通常在工程现场实施。 热熔接的接头平均损耗达0.05 dB/个（比固定连接接头的 小）。
当激光器的驱动电流大于阈值电流 I th 时，输出光功率 P 和 驱动电流I基本上是线性关系，输出光功率和输入电流成正比， 所以输出光信号反映输入电信号。
4.1.1光发射机基本组成
数字光发射机的方框图如图4.2所示，主要有光源和电路 两部分。 光源是实现电/光转换的关键器件，在很大程度上决定着光 发射机的性能。 电路的设计应以光源为依据，使输出光信号准确反映输入 电信号。
1. 电光延迟和张弛振荡现象 半导体激光器在高速脉冲调制下，输出光脉冲瞬态响应波 形如图4.3所示。 输出光脉冲和注入电流脉冲之间存在一个初始延迟时间， 称为电光延迟时间td，其数量级一般为ns。当电流脉冲注入激 光器后，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的振荡，称为张弛振 荡，其振荡频率fr(=ωr/2π)一般为0.5~2GHz。这些特性与激光 器有源区的电子自发复合寿命和谐振腔内光子寿命以及注入电 流初始偏差量有关。
张弛振荡和电光延迟的后果是限制调制速率。当最高调制 频率接近张弛振荡频率时，波形失真严重，会使光接收机在抽 样判决时增加误码率，因此实际使用的最高调制频率应低于张 弛振荡频率。 <1>电光延迟要产生码型效应。当电光延迟时间td与数字调
制的码元持续时间T/2为相同数量级时，会使“ 0”码过后的第 一个“1码的脉冲宽度变窄，幅度减小，严重时可能使单个“１” 码丢失， 这种现象称为“码型效应”。 如图4.4，在两个接连 出现的“1”码中，第一个脉冲到来前，有较长的连“0”码， 由于电光延迟时间长和光脉冲上升时间的影响，因此脉冲变小。 第二个脉冲到来时，由于第一个脉冲的电子复合尚未完全消失， 有源区电子密度较高，因此电光延迟时间短， 脉冲较大。
变换为适合于光纤传输的单极性码，线路编码的其它原因见 4.3节所述。
4.1.2调制特性
半导体激光器是光纤通信的理想光源，但在高速脉冲调 制下，其瞬态特性仍会出现许多复杂现象，如常见的电光延迟、 张弛振荡和自脉动现象。这种特性严重限制系统传输速率和通 信质量，因此在电路的设计时要给予充分考虑。
直接光强调制的数字光发射机主要电路有调制电路、控制 电路和线路编码电路，采用激光器作光源时，还有偏置电路。 对调制电路和控制电路的要求如下： (1) 输出光脉冲的通断比(全“1”码平均光功率和全“0” 码平均光功率的比值，或消光比的倒数)应大于10，以保证足够 的光接收信噪比。
(2) 输出光脉冲的宽度应远大于开通延迟(电光延迟)时间， 光脉冲的上升时间、下降时间和开通延迟时间应足够短，以便 在高速率调制下，输出的光脉冲能准确再现输入电脉冲的波形。
2. 自脉动现象
某些激光器在脉冲调制甚至直流驱动下，当注入电流达到
某个范围时，输出光脉冲出现持续等幅的高频振荡，这种现象
称为自脉动现象，如图4.5所示。自脉动频率可达2GHz，严重 影响LD的高速调制特性。 自脉动现象是激光器内部不均匀增益或不均匀吸收产生的， 往往和LD的P - I曲线的非线性有关，自脉动发生的区域和P- I曲
(3) 对激光器应施加足够的偏置电流，以便抑制在较高速率
调制下可能出现的张弛振荡，保证发射机正常工作。 (4) 应采用自动功率控制(APC)和自动温度控制(ATC)， 以 保证输出光功率有足够的稳定性。 3. 线路编码电路 线路编码之所以必要，是因为电端机输出的数字信号是
适合电缆传输的双极性码，而光源不能发射负脉冲，所以要
器件致使器件性能变坏。
SOP 入射光 偏振器 法拉弟 旋转器 偏振器 反射光 阻塞
图 3.34 隔离器的工作原理
SWP SOP 光纤输入
法拉弟旋转器
半波片
SWP
光纤输出 (a) SWP 光纤输入 法拉弟旋转器 半波片 SWP
光纤输出 (b)
图 3.35 一种与输入光的偏振态无关的隔离器
2、环行器 环行器除了有多个端口外，其工作原理与隔离器类似。
3. 主要特性
（1）、耦合比 （2）、附加损耗Le （3）、 插入损耗Lt （4）、 方向性DIR(隔离度) （5）、 一致性U
3.3.3光隔离器与光环行器
耦合器和其他大多数光无源器件的输入端和输出端是可以
互换的，称之为互易器件。然而在许多实际光通信系统中通常 也需要非互易器件。 1、 隔离器 隔离器就是一种非互易器件，其主要作用是只允许光波往一 个方向上传输，阻止光波往其他方向特别是反方向传输。隔离 器主要用在激光器或光放大器的后面，以避免反射光返回到该
分别为注入电流密度和阈值电流密度。τsp和τph分别为电子自 发复合寿命和谐振腔内光子寿命。在典型的激光器中，τsp≈109s,τ ≈10-12s，即τ τ 。由式(4.1)~式(4.3)可以看到： ph sp ph
(1) 张弛振荡频率ωr随τsp、τph的减小而增加，随j的增加
而增加。这个振荡频率决定了LD的最高调制频率。
在高速率系统、 波分复用系统和相干光系统中都要用调制
器。调制器可以用电光效应、 磁光效应或声光效应来实现。 最有用的调制器是利用具有强电光效应的铌酸锂(LiNbO3)晶体 制成的。
调制器是利用线性电光效应实现的，因为折射率 n 随外加 电场E(电压U)而变化， 改变了入射光的相位和输出光功率。
光波导
精密套管结构的连接器简图
光纤
套管
插针
粘结剂
图 3.27 套管结构连接器简图
3.3.2光耦合器
耦合器的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出， 或把多个输入的光信号组合成一个输出。大多与波长无关， 与波长相关的耦合器专称为波分复用器/解复用器。 1. 耦合器类型
(1)T形耦合器: 主要用作不同分路比的功率分配器或功率 组合器。 (2)星形耦合器: 这种耦合器通常用作多端功率分配器。 (3)定向耦合器:其功能是分别取出光纤中向不同方向传输 的光信号。 (4)波分复用器/解复用器(也称合波器/分波器)这是一种与 波长有关的耦合器。
图 4.1直接光强数字调制原理
(a) LED数字调制原理； (b) LD的数字调制原理
1. 光源
对通信用光源的要求如下：
(1) 发射的光波长应和光纤低损耗“窗口”一致，即中心 波长应在0.85μm 、 1.31μm 和 1.55μm 附近。光谱单色性要好， 即谱线宽度要窄， 以减小光纤色散对带宽的限制。 (2) 电/光转换效率要高，即要求在足够低的驱动电流下，