第四节 光源调制原理

    要实现光纤通信，首先要解决如何将光信号加载到光源的发射光束上，即需要进行光调制。调制后的光波经过光纤信道送至接收端，由光接收机鉴别出它的变化再现出原来的信息，这个过程称为光解调。调制和解调适光纤通信系统的重要内容。

http://teach.jwc.bupt.cn:4213/gxtx/oc/xulun/images/dark.gif光源的两种调制方式

*************************************************************************

   根据调制与光源的关系，光调制可分为直接调制和间接调制两大类。

     方法仅适用于半导体光源（LD和LED），这种方法是把要传送的信息转变为电流信号注入LD或LED，从而获得相应的光信号，所以是采用电源调制方法。直接调制后的光波电场振幅的平方比例与调制信号，使一种光强度调制（IM）的方法。

直接调制

        间接调制：是利用晶体电光效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对激光辐射的调制，这种调制方式既适用于半导体激光器，也适应于其他类型的激光器。间接调制最常用的是外调制的方法，即在激光形成以后加载调制信号。其具体方法是在激光器谐振腔外的光路上放置调制器，在调制器上加电压，使调制器的某些物理特性发生相应的变化，当激光器通过它时，得到调制。对某些类型的激光器，间接调制也可以采用内调制的方法，即用集成光学的方法把激光器和调制器集成在一起，用调制信号控制调制元件的物理性质，从而改变激光输出特性以实现其调制。

间接调制

http://teach.jwc.bupt.cn:4213/gxtx/oc/xulun/images/dark.gif光源的直接调制原理

***************************************************************************

  直接调制可分为模拟信号调制和数字信号调制。模拟信号调制就是将连续变化的模拟信号（如话音、视频等）叠加在直流偏置的工作点上对光源进行调制。

                                          （a）LED模拟调制              （b）LD模拟调制

   数字调制属于脉冲调制，即调制电流为二进制脉冲形式，利用输出光功率的有（“1”码）、无（“0”码）状态来传递信息。

                                          （a）LED数字调制              （b）LD数字调制

数字信号调制

http://teach.jwc.bupt.cn:4213/gxtx/oc/xulun/images/dark.gifLD数字调制过程的瞬态分析

****************************************************************************

   对半导体激光器进行数字调制时，往往表现出复炸得瞬态性质。图中为理想注入电流脉冲情况下典型的光电响应波形。

http://teach.jwc.bupt.cn:4213/gxtx/oc/chap2/images/guangdianwave.jpg

  从图中可以看出，激光输出与注入电脉冲之间存在一个时间延迟，成为电光延迟时间(或开通延迟)，一般为纳秒量级。当电脉冲注入激光器之后，输出光脉冲顶部出现衰减式的阻尼振荡，称为张弛振(或弛豫战当)。张弛振荡是激光器内部光电相互作用所表现出来的固有特性。

这时电光延迟时间为

其中j是电流密度常数，j0为直流预偏置电流密度，http://teach.jwc.bupt.cn:4213/gxtx/oc/chap2/sectio4.gif是阈值电流密度，jm是调制脉冲电流密度。

可见，对激光器施加直流预偏置电流是缩短电光延迟时间、提高调制速率的重要途径。同时，张弛振荡现象也得到一定程度的抑制。

http://teach.jwc.bupt.cn:4213/gxtx/oc/xulun/images/dark.gif光源的间接调制

**********************************************************************************

   在某些情况下，激光器需要采用间接调制。或者是因为信号速率超过直接调制带宽的限制，或者为了减轻高速传输时的光纤色散的影响，都需要采用间接调制，分以下几种不同类型。

       (1)电光效应光调制

       (2)磁光效应光调制

       (3)电吸收效应