光发射机基本组成
光发射机的组成和功能解析
2.光发射机各部分功能
分开讲解各部分的功能，根据信号码的流向循序渐进。
小结：
课堂总结
教学章节
光发射机的
内容
1.光发射机的组成
2.光发射机各部分功能
教学
目标
1．掌握光发射机的组成
2．了解光发射机各部分功能
重点
难点
1、光发射机的组成
教学
方法
讲授、讨论、总结
教学
过程
讲授：
1.光发射机的组成
一个数字光发射机的组成如图所示，来自电端机的信号经过均衡放大、解码、扰码、编码经调制后电光转换成光信号输入光纤中。解码、扰码和编码都需要时间参考，因此加入时钟。系统组成还包括控制部分自动温度控制和自动增益控制。
光通信技术考试题及答案
光通信技术考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 光通信中，光信号的传输介质是（）。
A. 铜线B. 光纤C. 无线电波D. 微波答案：B2. 光纤通信中，多模光纤的中心折射率（）。
A. 等于边缘折射率B. 大于边缘折射率C. 小于边缘折射率D. 与边缘折射率无关答案：B3. 在光通信系统中，光发射机的主要功能是（）。
A. 接收光信号B. 发射电信号C. 将电信号转换为光信号D. 将光信号转换为电信号答案：C4. 光通信中，光放大器的作用是（）。
A. 放大光信号B. 放大电信号C. 放大声音信号D. 放大微波信号答案：A5. 光通信系统中，光接收机的主要功能是（）。
A. 发射光信号B. 接收光信号C. 将光信号转换为电信号D. 将电信号转换为光信号答案：C6. 光通信中，单模光纤的模式数量是（）。
A. 一个B. 两个C. 多个D. 无模式答案：A7. 光通信中，波分复用（WDM）技术的主要优点是（）。
A. 增加传输距离B. 提高传输速率C. 增加光纤数量D. 提高光纤的传输容量答案：D8. 光通信中，光时分复用（OTDM）技术的主要优点是（）。
A. 增加传输距离B. 提高传输速率C. 增加光纤数量D. 提高光纤的传输容量答案：B9. 光通信中，光信号的调制方式不包括（）。
A. 调幅B. 调频C. 调相D. 调色答案：D10. 光通信中，光信号的解调方式不包括（）。
A. 相干解调B. 直接解调C. 外差解调D. 调色解调答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）11. 光通信系统中，以下哪些是光发射机的组成部分？（）A. 光源B. 调制器C. 光纤D. 光放大器答案：A, B12. 光通信系统中，以下哪些是光接收机的组成部分？（）A. 光探测器B. 光纤C. 解调器D. 光放大器答案：A, C13. 光通信中，以下哪些是光纤的类型？（）A. 单模光纤B. 多模光纤C. 塑料光纤D. 石英光纤答案：A, B, C, D14. 光通信中，以下哪些是光放大器的类型？（）A. 掺铒光纤放大器（EDFA）B. 拉曼光纤放大器（RFA）C. 半导体光放大器（SOA）D. 光纤激光器答案：A, B, C15. 光通信中，以下哪些是光信号调制的方式？（）A. 调幅B. 调频C. 调相D. 调色答案：A, B, C三、判断题（每题2分，共20分）16. 光纤通信是一种利用光波作为载波的通信方式。
数字光发射机
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。
光发射机- 定义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；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。
光电检测技术与应用
光电传感器是基于光电效应将光电信号转换为电信号的一种传感器光学系统的基本模型光发射机-> 光学信道一>光接收机光学系统通常分为：主动式，被动式。
主动式：光发射机主要由光源和调制器构成。
被动式：光发射机为被检测物体的热辐射。
光学信道：主要由大气，空间，水下和光纤。
光接收机是用于收集入射的光信号并加以处理，恢复光载波的信息。
光接收机分为：功率（直接）检测器，外差接收机。
光电检测技术特点：1. 高精度：是各种检测技术中精度最高的一种：激光测距法测地球与月亮的距离分辨率达1m2. 高速度：光是各种物质中传播速度最快的。
3. 远距离，程量：光是最便于远距离传播的介质4. 非接触性：光照到被测物体上可以认为是没有测量力，因此无摩擦。
5. 寿命长：光波是永不磨损的。
6. 具有很强的信息处理和运算能力，可将复杂信息并行处理。
光电传感器：1•直射型2反射型3辐射型光电检测的基本方法有：1•直接作用法.2.差动测量法3补偿测量法4•脉冲测量法直接作用法：收被测物理控制的光通量，经光电转换后有检测机构直接得到所求被测物理量。
差动测量法：利用被测量与某一标准量相比较，所得差或数值比克反应被测量的大小。
光电检测技术的发展趋势：1. 发展纳米，亚纳米高精度的光电测量新技术。
2. 发展小型的，快速的微型光，机，电检测系统。
3. 非接触，快速在线测量。
4. 发展闭环控制的光电检测系统。
5. 向微空间或大空间三维技术发展。
6. 向人们无法触及的领域发展。
7. 发展光电跟踪与光电扫描技术。
在物质受到辐射光的照射后，材料的电学性质发生了变化的现象称为光电效应光电效应分为：外光电效应和内光电效应光电导效应是一种内光电效应。
光电导效应也分为本征型和非本征型两类光电导效应是非平衡载流子效应，因此存在一定的|弛豫现象|:光电导材料从光照开始到获得稳定的光电流需要一定能的时间。
弛豫现象也叫惰性。
光生伏特效应：与光照相联系的是|少数载流子|的行为。
光发射机的组成
光发射机的组成光发射机是一种能够将电信号转换为光信号并发射出去的设备。
它由多个组件组成，包括激光器、调制器、光纤连接器和驱动电路等。
下面将详细介绍光发射机的组成。
首先是激光器。
激光器是光发射机的核心部件，用来产生一束高强度、高单色性的激光光束。
在光发射机中，常用的激光器有半导体激光器和气体激光器。
半导体激光器由半导体材料制成，工作原理是通过注入电流使半导体材料发生受激辐射，从而产生激光光束。
气体激光器则是利用充满气体的管子来产生激光。
接下来是调制器。
调制器是用来调制激光信号的光学器件，可以将电信号转换为光信号。
常见的调制器有电吸收调制器和电视调制器。
电吸收调制器是通过改变材料的吸收特性来实现光信号的调制，而电视调制器则是通过改变材料的折射率来实现光信号的调制。
光纤连接器是将光发射机与光纤连接起来的设备，用来传输光信号。
光纤连接器通常包括一个连接插头和一个连接座，通过插头和座的配对来实现光纤和光发射机之间的连接。
光纤连接器的设计和制造对光信号的传输质量有很大影响。
最后是驱动电路。
驱动电路是用来控制光发射机的工作状态和参数的电路。
它包括电源、电流源和温度控制器等组件。
驱动电路可以根据需要提供适当的电流和电压，以确保光发射机的正常工作。
总结一下，光发射机的组成包括激光器、调制器、光纤连接器和驱动电路等多个部件。
激光器用来产生高强度的激光光束，调制器用来将电信号转换为光信号，光纤连接器用来连接光纤和光发射机，驱动电路用来控制光发射机的工作状态和参数。
这些组件的协同工作使得光发射机能够将电信号转换为光信号并发射出去，实现高速、远距离的光通信。
《光纤通信》课后习题答案
《光纤通信》课后习题答案第一章1.光纤通信的优点和缺点是什么？答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。
缺点包括：接口昂贵、强度差、无法传输电源、需要专用工具、设备和培训、无法经受长期检查等。
2．光纤通信系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。
光发射机由模拟或数字电气接口、电压电流驱动电路和光源组件组成。
光源组件由光源、光源光纤耦合器和一段光纤（尾纤或光纤跳线）组成。
模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。
光源是led或ld，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。
电压―电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。
光源―光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。
光接收机由光探测器组件、放大电路和模拟或数字电气接口组成。
光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤检测器耦合器、光检测器和电流电压转换器。
光检测器将光信号转化为电流信号。
常用的器件有pin和apd。
然后再通过电流―电压转换器，变成电压信号输出。
模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。
一光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。
光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套组成。
光缆线路箱：光缆厂家生产的光缆一般为2km。
因此，如果光传输和光接收之间的距离超过2km，则需要每隔2km将光缆与光缆线路盒连接。
光缆接线盒：主要用于将光缆从室外（或室内）引入室内（或室外），将光缆中的光纤与光缆分开，一般放置在光设备室内。
光纤连接器：主要用于将光发射机（或光接收机）与从光缆接线盒中分离出来的光纤连接，即光纤跳线与光缆中的光纤连接。
3．假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率的比特率下工作，试问在5ghz的微波载波和1.55μm的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道？解决方案：根据问题的含义，得出在5GHz微波载波下，数字通信系统的比特率为50MB/s，可传输781路64KB/s音频信道。
消防通信专业知识考试题库及答案
消防通信专业知识考试题库及答案一.多选题1.综合通信楼按照建筑防雷设计规范应采取（）措施进行建筑物防雷。
A、建筑物内的钢筋作避雷装置系统B、利用大楼外围内的外侧主筋作为引下线C、钢筋自身上下接点应采用搭接焊D、屏蔽正确答案：ABC2.通信电源系统由()组成。
A、交流供电B、分散供电C、直流供电D、接地系统正确答案：ACD3.数字通信比模拟通信的优点是（）。
A、抗干扰能力强B、通信距离远、质量好C、便于加密处理, 便于存储、处理、交换D、便于设备的集成化、微型化正确答案：ACD4.消防通信按照技术组成可以分成()。
A、有线通信B、无线通信C、计算机通信D、网络通信正确答案：ABC5.与地面微波中继、陆地移动通信相比, 卫星通信的主要特点有（）（有线通信可选）A、覆盖范围大B、通信链路稳定, 抗自然灾害能力强C、通信费用与距离无关D、能同时实现多个相距遥远的地球站之间的通信联接正确答案：ABCD6.计算机病毒的主要传播方式有()。
A、操作人员的身体B、借助于磁盘的数据交换C、通过网络发送与接收D、通过空气传播正确答案：BC7.操作不间断电源(UPS)应注意：()A、按说明书的规定进行操作B、不要频繁开关机C、不要频繁进行逆变/旁路的切换D、不要带载开关机正确答案：ABCD8.光发射机组成部分有：（）A、光电检测器B、光源C、调制电路D、放大器正确答案：BC9.星型拓扑结构的优点是（）A、方便服务B、每个连接只接一个设备C、集中控制和便于故障诊断D、简单的访问协议正确答案：ABCD10.综合通信楼的接地方式有：（）A、独立分散式B、屏蔽C.地电位反击D、联合接地正确答案: AD11.卫星通信系统主要由（）组成。
A、通信卫星B、转发器C、地球站D、微波天线正确答案：AC12.城市消防指挥中心火警受理台能通过（）等方式在显示屏上直接进行火警应答、专线呼叫等电话调度操作。
A、声控B、按键C、鼠标D、光笔E、触摸正确答案：BCDE13.电子计算机的主存储器一般由（）组成。
耦合效率定义式中
（2）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”。 图4-6 码型效应
4．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 。 图4-7 自脉动现象
图4-14 强度调制—直接检波（IM-DD）的光接收机方框图
（1）光检测器 光检测器是光接收机实现光/电 转换的关键器件，其性能特别是响应度和噪声 直接影响光接收机的灵敏度。目前采用的光检 测器一般采用PIN光电二极管和APD雪崩光电二 极管。 对光检测器的要求如下： 1）波长响应要和光纤低损耗窗口（0.85μ m、 1.31μ m和1.55μ m）兼容。 2）响应度要高，在一定的接收光功率下，能产 生最大的光电流。 3）噪声要尽可能低，能接收极微弱的光信号。 4）性能稳定，可靠性高，寿命长，功耗和体积 小。
4.1.4 光发送机的主要指标
1．平均发送光功率及其稳定度
平均发送光功率又称为平均输出光功率，通常是指光源“尾纤”的平均输出 光功率。一般要求入纤光功率为： 0.01～10mW，稳定性在5～10%。
2．耦合效率
耦合效率用来度量在光源发射的全部光功率中，能耦合进光纤的光功 率比例。耦合效率定义 P
F
PS
式中，PF为耦合进光纤的功率；PS为光源发射的功率。
3．消光比
消光比定义为最大平均发送光功率与最小平均发送光功率 之比，通常用符号EX表示：
最大平均发送光功率 EX 最小平均发送光功率
若用相对值表示，则为：
EX 10 lg 最大平均发送光功率 最小平均发送光功率
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第4章
光端机
光发送机的技术要求
稳定的光功率输出和一定的光功率。入纤功率要求约
0.01~5mW，且环境温度变化及光源老化时，输出光功率应
保持稳定，变化不超过5％~10％。 消光比小于10％。
输出光脉冲上升、下降、延滞时间应尽量短。
尽量抑制弛豫振荡。
第4章
光端机
2. 调制电路和控制电路
第4章
光端机
(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弛张振荡，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
变换为适合于光纤传输的单
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、弛张振荡和自脉动现象。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。
第4章
光端机
1. 电光延迟和弛张振荡现象 半导体激光器在高速脉冲调制下，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
第4章
光端机
第4章 光端机
光发射机
光接收机 线路编码 小 结
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 转换是用承载信息的数字电信号对光源进行调制来实现的。 调制分为直接调制和外调制两种方式。受调制的光源特性参 数有功率、幅度、频率和相位。这里着重介绍在实际光纤通 信系统得到广泛应用的直接光强(功率)调制。
会出现幅度逐渐衰减的振荡，称为弛张振荡，其振荡频率
fr(=ωr / 2π)一般为0.5～2 GHz。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。
第4章
光端机
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
第4章
光端机
(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。 (5) 此外，要求器件体积小，重量轻，安装使用方便， 价格便宜。 以上各项中，调制速率、谱宽、输出光功率和光束方向 性，直接影响光纤通信系统的传输容量和传输距离，是光源 最重要的技术指标。目前，不同类型的半导体激光器(LD)和 发光二极管(LED)可以满足不同应用场合的要求。
第4章
光端机
4.1.4
温度特性和自动温度控制 1. 激光器的温度特性
温度对激光器输出光功率的影响主要通过阈值电 流Ith和外微分量子效率ηd产生。温度升高，阈值电流 增加，外微分量子效率减小，输出光脉冲幅度下降。
第4章
光端机
2. 自动温度控制
半导体光源的输出特性受温度影响很大，特别是长波长
荡，这种现象称为自脉动现象。自脉动频率可达2 GHz，
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曲线扭折区域相对应。因此在选择激光器时 应特别注意。
第4章 4.1.3
光端机
调制电路和自动功率控制
第4章
光端机
常用的射极耦合驱动电路，适合于激光器系统使用。射
极耦合电路为恒流源，电流噪声小，这种电路的缺点是动态 范围小，功耗较大。 激光器驱动电路的调制速率受电路所用电子器件性能的 限制。采用激光器和驱动电路集成在一起的单片集成电路可 以提高调制速率和改进光发射机的性能。目前，光电混合集 成电路的1.5 μm光发射机已能工作在5 Gb/s，采用异质结双 极晶体管的光发射机调制速率已达10 Gb/s。
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。
第4章
光端机
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。
图 4.2 数字光发射机方框图
第4章
光端机
组成
光发送机主要由光源器件及驱动电路构成， 如果采用外调制的话，还包括外调制器。此外， 为了发送机的工作稳定、使用维护方便，还有
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。 由三极管组成共发射极驱动电路，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。
一些辅助电路，如自动功率控制(APC)、自动温
度控制(ATC)及各种保护报警电路等。
第4章
光端机
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，即光谱宽度要窄，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， 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 对传输容量的要求。