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《光纤通信》第四章光端机讲课提纲浙江传媒学院陈柏年一、光发射机（一）概要1、功能：完成电/光转换（E/O），把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。
2、组成：由光源、驱动器和调制器组成。
3、光源：光发射机的核心。
主要使用的光源器件是半导体激光器LD、半导体发光二极管LED和固体YAG激光器。
4、光源的调制方法：以光波作为载波，利用调制器将电信号调制到光的参数如光强、相位等。
目前主要使用光强度调制IM。
（1）直接调制：由电调制信号直接控制激光器的驱动电流，注入调制电流实现输出光波的强度调制。
直接调制会引入频率啁啾（光脉冲的载频随时间变化）。
（2）间接调制：利用晶体电光效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对光源辐射的强度调制。
指激光形成之后，在激光器外的光路上放置光调制器，用调制信号改变光调制器的物理特性，当激光通过调制器时，就会使光波的某参量受到调制。
如马赫-曾德尔M-Z波导调制器。
（二）数字光发送机1、功能：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。
2、组成：主要有光源和电路两部分组成。
具体由输入电路（输入盘）和电／光转换电路（发送盘）组成。
（1）均衡放大：用以补偿由电缆传输所产生的电信号的衰减和畸变，保证电、光端机间信号的幅度、阻抗适配。
（2）码型变换：将电端机送入的信号码型从双极性的HDB3或CMI码变为单极性的NRZ码。
（3）复用扰码：复用是用一个大传输信道同时传送多个低速信号的过程。
扰码是使信号达到“0”、“1”等概率出现，利于时钟提取。
（4）时钟提取：提取与网络同步的时钟供给扰码与线路编码等电路。
（5）线路编码：以提取定时信息，提高误码检测能力。
（6）驱动电路（调制电路）：用经过编码的数字信号对光源进行直接光强度调制，完成电/光转换，是电／光转换电路的核心。
（7）光源：LD或LED，产生作为光载波的光信号。
4.1 电介质平板波导 4.2 对称平板波导中的模式 4.3 非对称平板波导中的模式 4.4 波导的耦合4.5 平板波导的色散和失真4.6 集成光器件 4.7 总结和讨论第4章 集成光波导4.5 平板波导的色散和失真除了材料色散导致的脉冲展宽以外，在波导中还有另外两种情况导致的脉冲展宽现象：波导色散和多模失真。
2▪波导膜厚度d 固定，对于线宽为Δλ=λ2-λ1光源，等效折射n eff率随波长变化，因此其波导中的速度也发生变化，最终导致脉冲展宽，该种现象称为波导色散。
4.5.1 波导色散 32λd λd ▪波导色散与材料色散同时存在▪波导色散与材料色散拥有同样的公式形式4波导色散： ()()24.4 /''λλλτ∆-=∆-=∆g eff M n cL ()()14.3 /''λλλτ∆-=∆-=∆M n cL 材料色散： 4.5.1 波导色散54.5.1 波导色散 ▪集合了材料色散和波导色散的总脉冲展宽可以写成：()()λτ∆+-=∆g M M L /▪因为材料色散M 有可能为负值(例如在石英玻璃中，当工作波长超过1300nm 时)，由色散引起的总脉冲展宽实际上有可能会因为波导色散的存在反而减小。
再次说明了为什么远距离高速传输时光源波长都比较大。
模式不同则传输路径不同，考虑一下这种现象的最糟情况， 即最低阶模式以90°角传播，最高阶模式以临界角传播。
设L 为波导长度。
注意，两个模式具有相同的波长。
4.5.2 多模失真n 1n 2 n 1 > n 2 最低阶模 L 2n 2θc高阶模L 1轴向模式传输时间：22112sin L L n L n θ==c (4.25)cLn v L t 1==轴向传输对于临界角传输：21sin L L θ=c 4.5.2 多模失真 所以临界角传输的总传输路径为c n Ln c n n Ln v n Ln 22112121t =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=临界角传输(4.26)临界角传输的总时间为：⎪⎪⎭⎫⎝⎛21n n L 4.5.2 多模失真总延时为：2211)(cn n n n L -=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆τ这就是同一波长的光波在波导中以不同模式传输时单位长度上的模式脉冲展宽时间。
