通信工程師考試光信號的調(diào)制

1.5.2 光信號的調(diào)制

光信號的調(diào)制方法分為直接調(diào)制和間接調(diào)制，間接調(diào)制又稱為外調(diào)制。

1.直接調(diào)制

直接調(diào)制是光纖通信中簡單、經(jīng)濟而又容易實現(xiàn)的調(diào)制方式，此時輸出光功率的變化能夠響應注入電流信號的高速變化，只須通過改變注入電流就可實現(xiàn)光強度調(diào)制。

（1）模擬調(diào)制。所謂模擬信號的直接調(diào)制，就是讓LED或LD的注入電流跟隨反映語音或圖像等模擬莆變化，從而使LED或LD的輸出光功率跟隨模擬佶號變化，如圖1-24所示。

（2）數(shù)字調(diào)制。數(shù)字信號的直接調(diào)制原理，根據(jù)數(shù)字編碼后的“1”,“0”碼直接調(diào)制光信號輸出的有、無或光功率的高低。

2.間接調(diào)制

隨著傳輸速率的不斷提高，直接調(diào)制帶來了輸出光脈沖的相位抖動即啁啾效應，使得光纖的色散增加，限制了容量的提高，采用外調(diào)制器可以減小啁啾，外調(diào)制方式也稱間接調(diào)制。

間接調(diào)制不直接調(diào)制光源，而是在光源的輸出通路上外加光調(diào)制器對光波進行調(diào)制，控制光信號的有無，如圖1-26所示，此光調(diào)制器實際起到一個開關的作用。

K面介紹幾種常用的外調(diào)制器。

（1）電折射調(diào)制器。電折射調(diào)制器的工作原理是利用晶體材料的電光效應。電光效應是指外加電壓引起的晶體的非線性效應，當晶體的折射率與外加電場幅度成正比時，稱為線性電光效應，即普克爾效應；當晶體的折射率與外加電場的幅度平方成正比變化時，稱為克爾效應，電光調(diào)制主要采用普克爾效應最基本的電折射調(diào)制器是電光相位調(diào)制器，它是構成其他類型的調(diào)制器如電光幅度、電光強度、電光頻率、電光偏振等的基礎。電光相位調(diào)制器的基本原理框圖如圖1-27所示。

當一個的光波入射到電光調(diào)制器00），經(jīng)過長度為L的外電場作用區(qū)后輸出光場（Z=L）即已調(diào)光波為Jshi（奴+辦+A<2>），相位變化因子A0受外電壓的控制從而實現(xiàn)相位調(diào)制。

兩個電光相位調(diào)制器組合便可構成一個電光強度調(diào)制器，因為兩個調(diào)相光波在輸出相互疊加時發(fā)生了干涉，當兩個光波的相位是同相時光強最大，當兩個光波的相位反相時光強最小，從而實現(xiàn)了外加電壓控制光強的開和關。

（2）M-Z型調(diào)制器。M-Z型調(diào)制器是由一個Y型分路器、兩個相位調(diào)制器和Y型合路器組成，其結(jié)構如圖1-28所示。相位調(diào)制器就是上述的電折射調(diào)制器。輸入光信號被Y型分路器分成完全相同的兩部分，兩者之一受到相位調(diào)制，然后兩部分再由Y型合路器耦合起來。

按照信號之間的相位差，兩路信號在Y型合路器的輸出產(chǎn)生相消和相長干涉，在輸出就得到了“通”和“斷”的信號。

（3）聲光布拉格調(diào)制器。聲波（主要指超聲波）在介質(zhì)中傳播時會引起介質(zhì)的折射率發(fā)生疏密變化。因此受超聲波作用的晶體相當于形成了一個布拉格光柵，光柵的條紋間隔等于聲波的波長，當光波通過此晶體時，將被晶體中的光柵衍射，衍射出光的強度、頻率、相位、方向等隨聲波場而變化，這種效應稱為聲光效應。

聲光布拉格調(diào)制器由聲光介質(zhì)、電聲換能器、吸聲（反射）裝置等組成。電壓調(diào)制信號經(jīng)過電聲換能器轉(zhuǎn)化為超聲波，然后加到電光晶體上。電聲換能器是利用某些晶體（如石英、LiNbOa）等的壓電效應，在外加電場的作用下產(chǎn)生機械振動形成超聲波。超聲波使聲光介質(zhì)的折射率沿傳播方向隨時交替變化，當一束平行光束通過它時，由于聲光效應產(chǎn)生的光柵使出射光束是一個周期性變化的光波。

（4）電吸收MQW調(diào)制器。電吸收MQW調(diào)制器不僅具有低的驅(qū)動電壓和低的啁啾特性，而且還可以與DFB激光器單片集成。

多量子阱MQW調(diào)制實際上是類似于半導體激光器的結(jié)構，對光具有吸收作用。如圖1-29所示，通常情況下電吸收MQW調(diào)制器對發(fā)送波長是透明的，一旦加上反向偏壓，吸收波長在向長波長移動的過程中產(chǎn)生光吸收，利用這種效應，在調(diào)制區(qū)加上零伏到負壓之間的調(diào)制信號，就能對DFB激光器產(chǎn)生的光輸出進行強度調(diào)制。

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