光源和光發(fā)射機(jī)電子通信專業(yè)演示文稿

光源和光發(fā)射機(jī)電子通信專業(yè)演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)優(yōu)選光源和光發(fā)射機(jī)電子通信專業(yè)當(dāng)前第2頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)第四章光源和光發(fā)射機(jī)在光纖通信中，將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)是由光發(fā)射機(jī)來(lái)完成的。光發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵器件是光源：

LED(LightEmissionDiode) LD(LaserDiode)當(dāng)前第3頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)第四章光源和光發(fā)射機(jī)4.1光源4.2光發(fā)射機(jī)主要介紹數(shù)字光發(fā)射機(jī)的基本組成、工作特性和主要電路！當(dāng)前第4頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.1半導(dǎo)體的能帶理論4.1.2PN結(jié)同質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)4.1.3發(fā)光二極管(LED)4.1.4激光二極管(LD)(半導(dǎo)體激光器)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介4.1.6半導(dǎo)體光源一般性能和應(yīng)用4.1光源當(dāng)前第5頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.1半導(dǎo)體的能帶理論在半導(dǎo)體中，由于鄰近原子的作用，電子所處的能態(tài)擴(kuò)展成能級(jí)連續(xù)分布的能帶。1.能帶4.1光源當(dāng)前第6頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.1半導(dǎo)體的能帶理論與原子價(jià)電子相應(yīng)的能帶.接近絕對(duì)0K時(shí)電子均束縛于價(jià)帶中,價(jià)帶以上的能帶是空的.價(jià)帶:由于熱或光的激發(fā),價(jià)帶中的部分電子掙脫原子束縛成為自由電子進(jìn)入價(jià)帶上面空著的能帶,這些電子是能參與導(dǎo)電的,故稱價(jià)帶上面的能帶為導(dǎo)帶.導(dǎo)帶:4.1光源當(dāng)前第7頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.1半導(dǎo)體的能帶理論電子空穴激發(fā)復(fù)合--導(dǎo)帶底能級(jí)--價(jià)帶頂能級(jí)--禁帶寬度,能隙4.1光源ValencebandConductionbandbandgap當(dāng)前第8頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.1半導(dǎo)體的能帶理論熱平衡(T)下本征半導(dǎo)體載流子的濃度例:GaAs本征半導(dǎo)體,T=300K,Eg=1.42eV

m=9.11*10-31kg

me=0.068m;mh=0.56m則

ni=2.62*106cm-3--為電子和空穴的有效質(zhì)量4.1光源當(dāng)前第9頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.1半導(dǎo)體的能帶理論2.N型和P型半導(dǎo)體向本征半導(dǎo)體中摻雜V族元素(P,As,Sb),導(dǎo)帶中的電子濃度增加,電子為多數(shù)載流子.電子-負(fù)電荷-Negative-N型向本征半導(dǎo)體中摻雜III族元素(B,Al,Ga,In),價(jià)帶中的空穴濃度增加,空穴為多數(shù)載流子.空穴-正電荷-Positive-P型本征P型acceptorlevelN型Donorlevel4.1光源當(dāng)前第10頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.1半導(dǎo)體的能帶理論3.費(fèi)米(Fermi)能級(jí)EfT=0K熱平衡狀態(tài)下：Ef是完全填滿電子的能級(jí)和完全空缺的能級(jí)的界限.N型P型本征4.1光源當(dāng)前第11頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.1半導(dǎo)體的能帶理論N型P型本征T≠0熱平衡狀態(tài)下,能量為E的能級(jí)被電子占據(jù)的幾率為費(fèi)米分布:4.1光源當(dāng)前第12頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.1半導(dǎo)體的能帶理論導(dǎo)帶和價(jià)帶中的載流子的密度不同4.1光源N型導(dǎo)帶導(dǎo)帶中電子密度大于價(jià)帶中的空穴密度P型價(jià)帶價(jià)帶中空穴密度大于導(dǎo)帶中的電子密度本征電子空穴密度相等當(dāng)前第13頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.1半導(dǎo)體的能帶理論準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)：4.1光源當(dāng)體系由于外界作用(如光照)而破壞熱平衡狀態(tài)時(shí)，體系不存在統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)，但費(fèi)米能級(jí)分布對(duì)導(dǎo)帶和價(jià)帶各自仍然適用---導(dǎo)帶費(fèi)米能級(jí)，價(jià)帶費(fèi)米能級(jí)，即準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)。當(dāng)前第14頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.2PN結(jié)同質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)1.半導(dǎo)體導(dǎo)電性外電場(chǎng)方向不影響導(dǎo)電性.無(wú)論本征半導(dǎo)體,還是摻雜的N型,P型半導(dǎo)體,在外加電場(chǎng)下均可導(dǎo)電,導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間.4.1光源當(dāng)前第15頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.2PN結(jié)同質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)2.PN結(jié)P型和N型半導(dǎo)體接觸,在接觸面附近形成PN結(jié).正向P區(qū)N區(qū)I1P區(qū)N區(qū)反向I2外電場(chǎng)方向不同,導(dǎo)電性大不相同.I1>>I24.1光源當(dāng)前第16頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.2PN結(jié)同質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)PN結(jié)形成圖解:圖解1:P,N半導(dǎo)體接觸前4.1光源當(dāng)前第17頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.2PN結(jié)同質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)圖解2:P,N半導(dǎo)體接觸4.1光源當(dāng)前第18頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.2PN結(jié)同質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)圖解3:載流子擴(kuò)散4.1光源當(dāng)前第19頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.2PN結(jié)同質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)圖解4:內(nèi)電場(chǎng)建立,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)同在,能帶發(fā)生傾斜4.1光源當(dāng)前第20頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.2PN結(jié)同質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)圖解5:PN結(jié)形成后4.1光源當(dāng)前第21頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.2PN結(jié)同質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)3.外加正向電場(chǎng)的PN結(jié)圖解1:外接電源4.1光源當(dāng)前第22頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.2PN結(jié)同質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)外加正向電場(chǎng)的PN結(jié)圖解2:接通電源,內(nèi)電場(chǎng)被削弱,耗盡層變窄4.1光源當(dāng)前第23頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.2PN結(jié)同質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)激活區(qū)電子-空穴復(fù)合發(fā)光是LED,LD產(chǎn)生輻射的“源”!圖解3:能帶發(fā)生移動(dòng),產(chǎn)生激活區(qū)4.1光源當(dāng)前第24頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.2PN結(jié)同質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)4.同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)P區(qū)和N區(qū)為同一半導(dǎo)體物質(zhì)的形成的PN結(jié),為同質(zhì)結(jié)P區(qū)和N區(qū)為不同半導(dǎo)體物質(zhì)的形成的PN結(jié),為異質(zhì)結(jié)n-GaAsp-GaAsn-GaAsp-GaAsp+-GaAlAsp+-GaAsn-GaAlAsp-GaAsp+-GaAlAsp+-GaAsn+-GaAs同質(zhì)結(jié)單異質(zhì)結(jié)雙異質(zhì)結(jié)(DH)4.1光源(DH:DoubleHeterostructure/Heterojunction)當(dāng)前第25頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.2PN結(jié)同質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)典型的雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu):n-Ga1-xAlxAs光導(dǎo)和載流子限制層(~1um)p-GaAs金屬接觸改善層(~1um)n-GaAs襯底層金屬接觸層n-Ga1-yAlyAs復(fù)合區(qū)(~0.3um)p-Ga1-xAlxAs光導(dǎo)和載流子限制層(~1um)金屬接觸層4.1光源當(dāng)前第26頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)4.1光源（LED：light-emittingdiode）當(dāng)前第27頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)1.發(fā)光原理:加正向偏壓的PN結(jié)中電子-空穴復(fù)合發(fā)光.屬于自發(fā)輻射.光的自發(fā)輻射EcEvhnhn發(fā)光二極管—光的自發(fā)輻射當(dāng)電子返回低能級(jí)時(shí)，它們各自獨(dú)立地分別發(fā)射光子,有不同的相位、偏振方向和傳播方向，因而是非相干光。處于不同的高能級(jí)的電子自發(fā)輻射到不同的低能級(jí)，發(fā)射光子的能量有一定的差別，因而LED輻射線寬較寬。4.1光源當(dāng)前第28頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)2.LED結(jié)構(gòu):面發(fā)光SLED(Surface-emittingLED)4.1光源基片熱沉/散熱器當(dāng)前第29頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)邊發(fā)光ELED(Edge-emittingLED)4.1光源當(dāng)前第30頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)3.LED光譜特性自發(fā)輻射,非相干光Eg

單位為eV波長(zhǎng):中心波長(zhǎng)(Peak)取決于禁帶寬度EgEcEvEg能量E空穴電子導(dǎo)帶費(fèi)米能級(jí)價(jià)帶費(fèi)米能級(jí)光子eVhvEFnEFp狀態(tài)密度4.1光源當(dāng)前第31頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)Eg

單位為eV如:半導(dǎo)體LED經(jīng)驗(yàn)公式:(x為AlAs與GaAs的摩爾比率)4.1光源當(dāng)前第32頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)SpectralemissionpatternofGa1-xAlxAsLEDwithx=0.08810770850nm36nm線寬:通常達(dá)幾十nm4.1光源當(dāng)前第33頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)4.LED光束的空間分布輻射光功率:--朗伯(Lambert)分布半功率點(diǎn)處:q=60度半功率寬度:4.1光源當(dāng)前第34頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)4.1光源當(dāng)前第35頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)5.SLED的輸出功率、耦合功率、耦合效率SLED為朗伯(Lambert)體4.1光源光纖SLED輸出總功率：耦合到光纖的功率：耦合效率：當(dāng)前第36頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)6.內(nèi)量子效率(internalquantumefficiency)與光功率在眾多的電子-空穴對(duì)復(fù)合中,僅有部分產(chǎn)生輻射。其中R,Rr,Rnr分別為總復(fù)合速率,輻射復(fù)合速率和非輻射復(fù)合速率.又其中I為電流強(qiáng)度光功率:4.1光源內(nèi)量子效率為產(chǎn)生輻射的復(fù)合對(duì)數(shù)目與總的復(fù)合對(duì)數(shù)目之比.速率Rate輻射radiation非輻射non-radiation當(dāng)前第37頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)7.LED的P-I特性曲線43210501001500℃25℃70℃電流/mA輸出功率/mW驅(qū)動(dòng)電流I較小時(shí)，

P-I線性較好；I過(guò)大時(shí)，PN結(jié)發(fā)熱產(chǎn)生飽和;溫度上升，輻射功率下降4.1光源當(dāng)前第38頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)8.頻率響應(yīng)H(f)以頻率(w=2pf)對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電流I進(jìn)行調(diào)制,與未調(diào)制前的直流相比,則輸出光功率POp下降理論證明:其中teff稱為載流子有效壽命.4.1光源當(dāng)前第39頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)光帶寬:定義:得:對(duì)應(yīng)的頻率為光帶寬---3dB點(diǎn)4.1光源當(dāng)前第40頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.3發(fā)光二極管(LED)9.LED應(yīng)用范圍,優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn):4.1光源當(dāng)前第41頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)4.1光源(LD:Laserdiode)當(dāng)前第42頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)1.發(fā)光原理:加正向偏壓的PN結(jié)中電子-空穴復(fù)合發(fā)光.加諧振腔,受激輻射.光的受激發(fā)射EchnEvhn輸入輸出激光器—光的受激發(fā)射產(chǎn)生激光的條件:泵浦源(激勵(lì)源):注入能量,實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布激活物質(zhì):

產(chǎn)生激光的物質(zhì)基礎(chǔ),PN結(jié)光學(xué)諧振腔:

提供正反饋,滿足振蕩條件4.1光源當(dāng)前第43頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)2.粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的實(shí)現(xiàn):注入電流達(dá)到一定值,準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)之差大于禁帶寬度,PN結(jié)中出現(xiàn)一個(gè)增益區(qū)(有源區(qū),激活區(qū)),價(jià)帶主要由空穴占據(jù),導(dǎo)帶主要由電子占據(jù),實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn).4.1光源當(dāng)前第44頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)3.激光諧振腔沿特定的晶體解理面(110)切割組成諧振腔以F-P腔為例4.1光源當(dāng)前第45頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)產(chǎn)生激光的閾值條件---分別為增益系數(shù)和損耗系數(shù)閾值條件:4.1光源當(dāng)前第46頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)產(chǎn)生激光的相位條件腔內(nèi)沿相反方向行進(jìn)的兩列行波疊加形成駐波,腔長(zhǎng)為半波長(zhǎng)的整數(shù)倍.中心波長(zhǎng):取決于禁帶寬度Eg(可能的駐波,縱模)----n為有源區(qū)介質(zhì)折射率;----m為縱模模數(shù),相位條件:4.1光源當(dāng)前第47頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)用頻率表示:相鄰縱模間隔:I=100mAP=10mWI=95mAP=6mWI=80mAP=4mW隨注入電流而變化的若干縱模圖樣4.1光源當(dāng)前第48頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)邊模抑制比(SMSR：Side-modesuppressionratio)4.1光源主縱模與最大邊模之間的強(qiáng)度差的量度當(dāng)前第49頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)4.激光束的空間分布GaAlAs-DH條形激光器近場(chǎng)圖樣遠(yuǎn)場(chǎng)圖樣光強(qiáng)的角分布4.1光源當(dāng)前第50頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)5.激光光功率和量子效率:典型的P－I曲線閾值電流Ith：開(kāi)始發(fā)射受激發(fā)射的電流值。閾值電流與腔的損耗、尺寸、有源區(qū)材料和厚度等因素有關(guān)。I<Ith，自發(fā)輻射，發(fā)出的是非相干光I>Ith，受激輻射，發(fā)出的是相干光4.1光源當(dāng)前第51頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)4.1光源量子效率：內(nèi)量子效率hintL

電極

電流

GaAs

GaAs

n

+

p

+

解理面

電極

有源區(qū)

(受激發(fā)射)

L

腔內(nèi)產(chǎn)生輻射的復(fù)合對(duì)數(shù)目與總的復(fù)合對(duì)數(shù)目之比，即當(dāng)前第52頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)4.1光源L

電極

電流

GaAs

GaAs

n

+

p

+

解理面

電極

有源區(qū)

(受激發(fā)射)

L

外量子效率hext逸出腔外的光子數(shù)與注入的載流子數(shù)之比當(dāng)前第53頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)典型的P－I曲線閾值電流以上時(shí)每個(gè)電子-空穴對(duì)的輻射性復(fù)合產(chǎn)生的光子數(shù).實(shí)驗(yàn)中通常由P-I曲線的直線部分來(lái)計(jì)算hext4.1光源外微分量子效率hd常用于表示激光器的電/光轉(zhuǎn)換效率當(dāng)前第54頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)典型的P－I曲線光功率：線性部分4.1光源斜度效率S：當(dāng)前第55頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)6.頻率響應(yīng)以頻率(w=2pf)對(duì)LD驅(qū)動(dòng)電流I進(jìn)行調(diào)制(叫直接調(diào)制),調(diào)制的頻率f受限于PN結(jié)有源區(qū)中:自發(fā)輻射壽命tsp受激載流子壽命tst輻射的光子壽命tph理論上,調(diào)制頻率不要超過(guò)下面的弛豫振蕩頻率Ith

和I0分別為閾值電流和偏置電流；I′是零增益電流.4.1光源當(dāng)前第56頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)頻率響應(yīng):ξ為阻尼因子4.1光源當(dāng)前第57頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)高速調(diào)制下,還要考慮:激光輸出與注入電脈沖之間存在一個(gè)時(shí)間延遲，一般為納秒量級(jí)電光延遲:張弛振蕩:自脈動(dòng):當(dāng)注入電流從零快速增大到閾值以上時(shí)，經(jīng)電光延遲后產(chǎn)生激光輸出，并在脈沖頂部出現(xiàn)阻尼振蕩，經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期后達(dá)到平衡值。當(dāng)注入電流增大到某個(gè)范圍時(shí),輸出光光脈沖出現(xiàn)持續(xù)等幅的高頻振蕩.光電延遲張弛振蕩自脈動(dòng)張弛振蕩和自脈動(dòng)的結(jié)合4.1光源當(dāng)前第58頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.4激光二極管(LD)7.溫度特性溫度升高時(shí)性能下降，閾值電流隨溫度按指數(shù)增長(zhǎng)。T0--LD的特征溫度，與器件的材料、結(jié)構(gòu)等有關(guān)。T0代表Ith對(duì)溫度的靈敏度，也可解釋為激光二極管的熱穩(wěn)定性。較高的T0意味著當(dāng)溫度快速增加時(shí)，激光二極管Ith增加不大。4.1光源當(dāng)前第59頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介4.1光源半導(dǎo)體激光器多縱模激光器(MLM)單縱模激光器(SLM)分布反饋(DFB)分布布拉格反射(DBR)量子阱(QW)法布里-珀羅(F-P)雙異質(zhì)結(jié)(DH)波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器當(dāng)前第60頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介4.1光源當(dāng)前第61頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介1.異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器2.量子限制激光器3.分布反饋激光器4.波長(zhǎng)可調(diào)半導(dǎo)體激光器5.垂直腔表面發(fā)射激光器4.1光源當(dāng)前第62頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介1.異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器Lnp光電流Ixyz光np電流ILdpn光w電流IL

同質(zhì)結(jié)構(gòu)

雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)

掩埋雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)4.1光源當(dāng)前第63頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介L(zhǎng)

電極

電流

GaAs

GaAs

n

+

p

+

解理面

電極

有源區(qū)

(受激發(fā)射)

L

同質(zhì)結(jié)構(gòu)LD同質(zhì)結(jié)構(gòu)只有一個(gè)簡(jiǎn)單PN結(jié)，且P區(qū)和N區(qū)都是同一物質(zhì)的半導(dǎo)體激光器。該激光器閾值電流密度太大，工作時(shí)發(fā)熱非常嚴(yán)重，只能在低溫環(huán)境、脈沖狀態(tài)下工作4.1光源當(dāng)前第64頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介異質(zhì)結(jié)就是由兩種不同材料(例如GaAs和GaAlAs)構(gòu)成的PN結(jié)。有源區(qū)被禁帶寬度大、折射率較低的介質(zhì)材料包圍,形成了一個(gè)像光纖波導(dǎo)的折射率分布，限制了光波向外圍的泄漏，使閾值電流降低，發(fā)熱現(xiàn)象減輕，可在室溫狀態(tài)下連續(xù)工作。異質(zhì)結(jié)LDdPNN+P++PGaAsGaAsGaAlAsGaAsGaAlAs有源區(qū)5%Dn折射率-+m~0.1m4.1光源當(dāng)前第65頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介InGaAsP雙異質(zhì)結(jié)條形激光器的基本結(jié)構(gòu)4.1光源n—InGaAsP是發(fā)光的作用區(qū)，其上、下兩層稱為限制層，它們和作用區(qū)構(gòu)成光學(xué)諧振腔。限制層和作用層之間形成異質(zhì)結(jié)。最下面一層n—InP是襯底，頂層P+—InGaAsP是接觸層，其作用是為了改善和金屬電極的接觸。當(dāng)前第66頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介2.分布反饋激光器(DFB-LD)分布反饋(DFB)激光器(DFB-LD)

（DFB：DistributedFeedBacklaser）主要有兩類分布布拉格反射(DBR)激光器(DBR-LD)(DBR：DistributedBraggReflectorlaser)4.1光源當(dāng)前第67頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介DFB-LD結(jié)構(gòu)及其原理在有源區(qū)介質(zhì)表面上使用全息光刻法做成周期性的波紋形狀4.1光源當(dāng)前第68頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介lBl(nm)0.1nm光功率PN光柵波導(dǎo)區(qū)有源區(qū)L光輸出LDFB-LD沒(méi)有集總的諧振腔反射鏡,只有波長(zhǎng)滿足“Bragg反射條件”的光波才能在介質(zhì)中來(lái)回反射，得到不斷的加強(qiáng)和增長(zhǎng)。4.1光源產(chǎn)生動(dòng)態(tài)控制的單縱模激光當(dāng)前第69頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介lBl(nm)0.1nm光功率PN光柵波導(dǎo)區(qū)有源區(qū)L光輸出LBragg反射條件:相鄰光柵波紋產(chǎn)生的反射光相干疊加折射率衍射級(jí)數(shù)Bragg波長(zhǎng)光柵間距分布式反饋

非常好的單色性和方向性4.1光源當(dāng)前第70頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介PN光柵波導(dǎo)區(qū)有源區(qū)L光輸出L理論分析表明，在完全沒(méi)有鏡面反射的理想情況下，

DFB激光器的模式不正好是Bragg波長(zhǎng)，而是對(duì)稱的位于lB兩側(cè)4.1光源當(dāng)前第71頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介PN光柵波導(dǎo)區(qū)有源區(qū)L光輸出L4.1光源由于布拉格光柵只有很小的反射帶寬，一般只有零階模(k＝0)在光柵的反射帶寬內(nèi)獲得反饋。當(dāng)前第72頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介DBR激光器在有源區(qū)外緊靠其右側(cè)增加一段分布式布拉格反射器，起著衍射光柵的作用。DBR-LD結(jié)構(gòu)及其原理入射光反射光ABLPN有源區(qū)激話區(qū)波紋電介質(zhì)光柵分布式布拉格反射器光輸出DBR激光器的結(jié)構(gòu)相長(zhǎng)干涉為介質(zhì)折射率只有波長(zhǎng)滿足“Bragg反射條件”的光波才能在介質(zhì)中來(lái)回反射，得到不斷的加強(qiáng)和增長(zhǎng)。4.1光源當(dāng)前第73頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介3.量子限制激光器*量子限制激光器:對(duì)電子或空穴允許占據(jù)能量狀態(tài)進(jìn)行限制的激光器。如QW-LD,QWi-LD,QD-LD優(yōu)點(diǎn):具有閾值低，線寬窄，微分增益高，以及對(duì)溫度不敏感，調(diào)制速度快和增益曲線容易控制等許多優(yōu)點(diǎn)。4.1光源當(dāng)前第74頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介量子阱器件很薄的GaAs有源層夾在兩層很寬的AlGaAs半導(dǎo)體材料中,導(dǎo)帶中的禁帶勢(shì)能把電子封閉在x方向一維勢(shì)能阱內(nèi)，能帶量化分成離散值。量子阱(QW:QuantumWell)-LDAlGaAsAlGaAsGaAsDyDzdxyzEEn=2n=1EEE321Eg1Eg2EcDEvDg()Ed量子阱狀態(tài)密度普通LDQW結(jié)構(gòu)原理圖量子能級(jí)4.1光源當(dāng)前第75頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介多量子阱(MQW:MultipleQuantumWell)-LD量子阱xzy勢(shì)壘層InPInGaAs量子阱InGaAsP有源層EcEvE隔離層

多量子阱LD能級(jí)4.1光源當(dāng)前第76頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介量子線(QWi:QuantumWires)-LD能量狀態(tài)密度pn多量子線4.1光源當(dāng)前第77頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介能量狀態(tài)密度量子點(diǎn)(QD:QuantumDots)-LDpn多量子點(diǎn)4.1光源當(dāng)前第78頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介波長(zhǎng)可調(diào)激光器是WDM、分組交換和光分插復(fù)用網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的最重要器件。4.波長(zhǎng)可調(diào)半導(dǎo)體激光器*波長(zhǎng)可調(diào)激光器主要有耦合腔波導(dǎo)型衍射光柵PIC型陣列波導(dǎo)光柵（AWG）PIC型4.1光源當(dāng)前第79頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介耦合腔波導(dǎo)型切開(kāi)的耦合腔(C3:CleavedCoupledCavity)LD腔模PN有源區(qū)I1I2有源區(qū)光輸出LDm1m在L段lll在D段在L+D段只有波長(zhǎng)與外腔縱模中的一個(gè)模相同時(shí)才能產(chǎn)生同相反饋。4.1光源當(dāng)前第80頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介耦合腔波導(dǎo)型衍射光柵耦合腔LD光柵PN有源區(qū)I可旋轉(zhuǎn)反射器激光輸出4.1光源當(dāng)前第81頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介耦合腔波導(dǎo)型多段分布反饋耦合腔LDPN布拉格光柵有源段I1I2I3激光輸出相位控制段4.1光源當(dāng)前第82頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介衍射光柵PIC型(PIC:PhotonicIntegratedCircuits)光子集成電路Oli9個(gè)SOAPNP0LNL0SOA泵浦電流由一個(gè)集成的固定光柵和一個(gè)SOA陣列組成當(dāng)SOA陣列中的任一個(gè)注入電流泵浦,它就以它在光柵中的相對(duì)位置確定的波長(zhǎng)發(fā)射光譜4.1光源當(dāng)前第83頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介光發(fā)射方向與腔體垂直，光腔軸線與注入電流方向相同。5.垂直腔表面發(fā)射激光器*

(VCSEL,VerticalCavitySurfaceEmittingLaser)有源區(qū)電極電極電介質(zhì)鏡襯底電介質(zhì)鏡+表面發(fā)射l/(4n1)Ll/(4n2)ddn1n212z=0.1mmInGaAsAlGaAsGaAs4.1光源當(dāng)前第84頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介優(yōu)點(diǎn)：發(fā)光效率高(850nm的VCSEL，10mA驅(qū)動(dòng)1.5mW輸出光功率)工作閾值極低（工作電流5~15mA，簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)）可單縱模也可多縱模工作（應(yīng)用于以多模光纖為傳輸媒介底局域網(wǎng)中或VSR）調(diào)制速率高壽命長(zhǎng)（Honeywell進(jìn)行了可靠性實(shí)驗(yàn)）價(jià)格低、產(chǎn)量高4.1光源當(dāng)前第85頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)二維激光器陣列可任意配置高密度二維激光陣列。4.1.5若干半導(dǎo)體激光器簡(jiǎn)介4.1光源當(dāng)前第86頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.6半導(dǎo)體光源一般性能和應(yīng)用4.1光源表3.1半導(dǎo)體激光器(LD)和發(fā)光二極管(LED)的一般性能-20~50-20~50-20~50-20~50工作溫度/°C108107106~107105~106壽命t/h30×12030×12020×5020×50輻射角50~15030~100500~2000500~1000調(diào)制帶寬B/MHz0.1~0.30.1~0.21~31~3入纖功率P/mW1~51~35~105~10輸出功率P/mW100~150100~150工作電流I/mA20~3030~60閥值電流Ith/mA50~10060~1201~21~3譜線寬度1.31.551.31.55工作波長(zhǎng)LEDLD當(dāng)前第87頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.1.6半導(dǎo)體光源一般性能和應(yīng)用4.1光源光源組件實(shí)例當(dāng)前第88頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)1、對(duì)于量子效率為1%，峰值波長(zhǎng)為850nm，正向電流為50mA的LED，其發(fā)光功率為多少？（0.73mW)2、當(dāng)SLED的輻射功率為100uW，耦合進(jìn)入一個(gè)n1=1.48，n2=1.46的SIF多模光纖，入纖的光功率為多少？（5.88uW)3、本征GaAs半導(dǎo)體的Eg=1.424eV，室溫下自由電子進(jìn)入導(dǎo)帶的概率為多少？（1.12*10-12）提示：練習(xí)題當(dāng)前第89頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)第四章光源和光發(fā)射機(jī)4.1光源4.2光發(fā)射機(jī)主要介紹數(shù)字光發(fā)射機(jī)的基本組成、工作特性和主要電路！當(dāng)前第90頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)光源調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路放大器光電二極管判決器光纖光纖中繼器光發(fā)射機(jī)將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第91頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)1.光發(fā)射機(jī)的組成數(shù)據(jù)線路編碼驅(qū)動(dòng)電路功控溫控接口電路HDB35B6BAPCATC光源光隔離器數(shù)據(jù)線路編碼驅(qū)動(dòng)電路調(diào)制器功控溫控接口電路HDB35B6BAPCATC光源光隔離器直接調(diào)制外調(diào)制4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第92頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)1.光發(fā)射機(jī)的組成接口電路線路編碼驅(qū)動(dòng)電路光源控制電路調(diào)制器將電信號(hào)整形并完成非歸零/歸零等碼型變換將適合電路傳輸?shù)碾p極性碼型變換為適合光通信單極性碼型提供光源偏置電流及調(diào)制電流光通信的信號(hào)載波如光源的溫度控制和功率控制外調(diào)制所用或模擬通信的信號(hào)變換4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第93頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)2.接口電路數(shù)據(jù)線路編碼驅(qū)動(dòng)電路功控溫控接口電路HDB35B6BAPCATC光源光隔離器直接調(diào)制抽樣量化編碼碼型變換PAM量化PAMPCMNRZ/RZ/AMI/HDB3m(t)4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第94頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)抽樣每隔一定時(shí)間對(duì)模擬信號(hào)抽取一個(gè)瞬時(shí)幅度值脈沖序列信號(hào)脈沖幅度調(diào)制信號(hào)模擬信號(hào)抽樣門(mén)(Pulseamplitudemodulation)2.接口電路4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第95頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)量化將信號(hào)幅度按一定的規(guī)則離散化。量化方法：量化PAM量化四舍五入法舍去法補(bǔ)足法量化誤差：量化噪聲：由于量化誤差使電路中形成的噪聲量化級(jí)差（量階）：相鄰兩個(gè)量化值的差4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第96頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)編碼將量化后的PAM信號(hào)用一組二進(jìn)制碼組表示．三位碼編碼規(guī)則量化值量值范圍普通二進(jìn)碼折疊二進(jìn)碼a1a2a3b1b2b3+3.5+3.0~+4.0111111+2.5+2.0~+3.0110110+1.5+1.0~+2.0101101+0.50.0~+1.0100100-0.5-1.0~0.0011000-1.5-2.0~-1.0010001-2.5-3.0~-2.0001010-3.5-4.0~-3.0000011b1(極性),b2b3(幅值)3位編碼---8個(gè)量化級(jí)8位編碼---256個(gè)量化級(jí)PCM(Pulsecodemodulation)PCM編碼量化PAM0100001101111111111014.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第97頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)碼型變換為使電端機(jī)編碼器輸出的”0”,”1”單極性碼便于在線路上傳輸,需要進(jìn)行碼型變換.常見(jiàn)的碼型有:單極性不歸零碼(NRZ,Non-Returntozero)單極性歸零碼(RZ,Return-to-zero),雙極性信號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼(AMI,AlternateMarkInversion)3級(jí)高密度雙極性碼(HDB3,HighDensityBipolarofOrder3)以上碼型均稱為PCM碼4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第98頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)011010110000110單極性,占空比100%單極性,占空比50%雙極性,占空比50%,“1”碼極性依次交替雙極性,占空比50%,連零抑制碼V,B（替代碼）4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第99頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)0110101100001100000111HDB3碼型的編碼規(guī)則:HDB3碼是連0抑制碼

(1)凡”1”碼正負(fù)交替;(2)長(zhǎng)連“0”中的第4個(gè)“0”用V碼代替,并與前面的“1”同極性,不符合極性交替規(guī)律;(3)凡V碼正負(fù)交替;(4)如果兩個(gè)V碼間”1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù),則在4個(gè)“0”的第一位用B碼代替,并符合前面的極性交替規(guī)律4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第100頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)01101001000010000111000111100000001100000011HDB3編碼練習(xí)4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第101頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)選擇碼型要求從線路碼流中容易提取時(shí)鐘碼流中不宜含直流成分，且低頻分量盡量少碼流中高頻成分應(yīng)盡量少碼間干擾應(yīng)盡量少4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第102頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)數(shù)據(jù)線路編碼驅(qū)動(dòng)電路功控溫控接口電路HDB35B6BAPCATC光源光隔離器直接調(diào)制將適合電路傳輸?shù)拇a型(雙極性)變換為適合光通信需要的碼型(單極性碼);增加冗余碼,便于誤碼自檢等.三大類:擾碼字母型平衡碼(mBnB)插入型碼3.線路編碼4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第103頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.2光發(fā)射機(jī)

能限制信號(hào)帶寬:

減小功率譜中的高低頻分量,有利于提高光接收機(jī)的靈敏度數(shù)字光纖通信系統(tǒng)對(duì)線路碼型的要求

能提供足夠的定時(shí)信息：

使“1”碼和“0”碼的分布均勻，保證定時(shí)信息豐富

能提供一定的冗余碼：

用于平衡碼流、誤碼監(jiān)測(cè)和公務(wù)通信當(dāng)前第104頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)通過(guò)擾碼器,將原始的二進(jìn)制碼序列加以變換,使其接近于隨機(jī)序列,從而改善了碼流的一些特性.擾碼例如：擾碼前：1100000011000…

擾碼后：1101110110011…4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第105頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)字母型平衡碼(mBnB)mBnB為組碼,即將m比特一組碼，根據(jù)轉(zhuǎn)換原則,在同樣長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)選擇成n比特的一組碼代替.

n>m，一般選取n=m+1。mBnB碼有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B、17B18B等。碼速提高率:(以5B6B為例)4.2光發(fā)射機(jī)碼速變化:當(dāng)前第106頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)碼字?jǐn)?shù)字和(WDS):在nB組碼中，用“-1”代表“0”碼，用“+1”代表“１”碼，整個(gè)碼字的代數(shù)和即為WDS。4.2光發(fā)射機(jī)nB碼的選擇原則:盡可能選擇|WDS|小的碼字當(dāng)前第107頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)線路碼（4B）信號(hào)碼（3B）模式2（負(fù)組）模式1（正組）WDS碼子WDS碼子-20010+211011117-21000+20111110601010010101015010010100110040011000110011300101001010102-20001+211100011-20100+2101100003B4B編碼表4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第108頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.2光發(fā)射機(jī)mBnB編譯碼器有兩種編譯碼電路：

?一種是組合邏輯電路，就是把整個(gè)編譯碼器都集成在一小塊芯片上，組成一個(gè)大規(guī)模專用集成塊，國(guó)外設(shè)備大多采用這種方法。

?一種是碼表存儲(chǔ)電路，即把設(shè)計(jì)好的碼表全部存儲(chǔ)到一塊只讀存儲(chǔ)器(PROM)內(nèi)而構(gòu)成，國(guó)內(nèi)設(shè)備一般采用這種方法。當(dāng)前第109頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.2光發(fā)射機(jī)3B4B碼編碼器工作原理并→串PROMB1B2B3B4b1b2b3串→并組別變換ABC變前時(shí)鐘已變換的輸出4B碼流變換時(shí)鐘待變換輸入3B信號(hào)碼流當(dāng)前第110頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)5B6B編碼器原理圖

串并變換EPROM10分頻并串變換緩存器12分頻環(huán)路濾波壓控振蕩鑒頻鑒相4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第111頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)插入型碼把輸入二進(jìn)制原始碼流分成每m比特一組，然后在每組mB碼末尾按一定規(guī)律插入一個(gè)碼，組成m+1個(gè)碼為一組的線路碼流。典型的有:mB1C碼:mB1H碼:mB1P碼:插入1bit補(bǔ)碼C(Compensation)插入1bit混合碼H(Hybrid)插入1bit奇偶校驗(yàn)碼P(Parity)4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第112頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.2光發(fā)射機(jī)mB1C碼的結(jié)構(gòu)：C碼的作用：引入冗余碼，可以進(jìn)行在線誤碼率監(jiān)測(cè)，同時(shí)改善了“0”碼和“1”碼的分布，有利于定時(shí)提取。mB1C碼mB碼為：100110001101……mB1C碼為：1001110100101010……插入的C碼是第m比特的反碼，例如：當(dāng)前第113頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.2光發(fā)射機(jī)mB1H碼混合碼指插入的比特不是單一的用途而是多用途，也就是說(shuō)交替插入反碼(C)、幀同步碼(F)、公務(wù)碼(S)、監(jiān)控碼(M)和區(qū)間通信碼等mB1H碼的結(jié)構(gòu)：HHHH優(yōu)點(diǎn):碼速提高不大，誤碼增值小,可以實(shí)現(xiàn)在線誤碼檢測(cè)、區(qū)間通信和輔助信息傳輸。

缺點(diǎn):碼流的頻譜特性不如mBnB碼當(dāng)前第114頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)4.2光發(fā)射機(jī)mB1P碼mB1P碼的結(jié)構(gòu)：PPPP插入的是奇偶校驗(yàn)碼若是偶校驗(yàn)，則（m+1）碼中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，即當(dāng)mB碼字中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，則插入“1”；若“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，則插入“0”若是奇校驗(yàn)，則（m+1）碼中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，。。。當(dāng)前第115頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)數(shù)據(jù)線路編碼驅(qū)動(dòng)電路功控溫控接口電路HDB35B6BAPCATC光源光隔離器直接調(diào)制提供光源偏置電流及調(diào)制電流.LED驅(qū)動(dòng)電路LD驅(qū)動(dòng)電路4.驅(qū)動(dòng)電路及調(diào)制特性4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第116頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)LED驅(qū)動(dòng)電路LED數(shù)字調(diào)制原理LED是自發(fā)輻射器件，注入電流即會(huì)發(fā)光，可以不需要直流偏置調(diào)整電路。常用驅(qū)動(dòng)電路:LED集成元件驅(qū)動(dòng)電路LED單管驅(qū)動(dòng)電路LED射極耦合驅(qū)動(dòng)電路4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第117頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)LED集成元件驅(qū)動(dòng)電路利用TTL集成元件構(gòu)成，電阻R來(lái)限制LED的驅(qū)動(dòng)電流，電容C為加速電容，以便得到相應(yīng)速率響應(yīng)的光脈沖信號(hào)波形4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第118頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)LED單管驅(qū)動(dòng)電路晶體管的集電極電流提供LED的驅(qū)動(dòng)電流。當(dāng)高脈沖到來(lái)時(shí)，晶體管飽和導(dǎo)通，LED發(fā)光；當(dāng)?shù)碗娖降絹?lái)時(shí)，晶體管截止，LED不發(fā)光。集電極電阻R2

為限流電阻，R1和C并聯(lián)組成加速電路，用以提高開(kāi)關(guān)速度.4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第119頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)LED射極耦合驅(qū)動(dòng)電路當(dāng)輸入端Si

為“1”時(shí)，VT1導(dǎo)通，VT2截止，沒(méi)有電流流過(guò)LED，LED不發(fā)光；

Si

為“0”時(shí)，VT2導(dǎo)通，VT1截止，電流流過(guò)LED而使其發(fā)光,VBB為參考電平.4.2光發(fā)射機(jī)當(dāng)前第120頁(yè)\共有134頁(yè)\編于星期日\(chéng)19點(diǎn)LD驅(qū)動(dòng)電路LD數(shù)字調(diào)制原理圖LD器件是利用在其有源區(qū)中受激發(fā)射的器件，只有在工作電流超過(guò)閾值電流的