光源調製

光源光纖數字通信系統中的光源大都是半導體激光器和發光二極管。

光調製方式常見的光調製方式有內調製和外調制之分，每種又有三種鍵控方式，見表1。

內調製是在光源上直接施加調製信號，使光源在發光過程中完成光的參數調製，又稱為直接調製。半導體激光器或發光二極管都可採用直接調製。半導體激光器的調製信號連同偏流必須超過它的閾值才能實現調製。

ASK-幅度鍵控是通過改變光能強度以載送數字信息，也稱為光強調製。

FSK-頻鍵移鍵控是通過改變光波的頻率以載送數字信息，也稱為光頻調製。

psk-相移鍵控是通過改變光波的相位以載送數字信息，也稱為光相調製。

光的FSK和PSK，必須採用相干性很好的光源，即單縱模的譜線很窄的激光光源。

外調制是在光源之外設有光調製器。在調製器上施加電數字信號作調製信號，使來自光源的光波、在經過調製器後，輸出光的參數隨調製信號而改變。一般光調製器有固體光調製器和半導體光調製器兩種：①LiNbO3固體光調製器的光源一般為半導體相干光激光器，其外部設有LiNbO3光調製器。電數字信號施加於LiNbO3光調製器上，LiNbO3具有電光旋光效應，使輸出光的相位、幅度隨之而改變，完成光強調製或光相調製；②半導體光調製器是把半導體外延管心用微解理工藝分成兩或三段。一段製成激光器，注入直流電流產生直流激光，另一端那段製成光調製器，加入電數字信號就可以調製輸出光，中間段注入電流以控制光相位，整體協調。半導體外調制方法比直接調製的速度高，譜線好。

直接調製半導體發光二極管的帶寬較窄。直接調製半導體激光器的帶寬較寬。調製帶寬受其諧振頻率限制，見表2。

單縱模調製及調製嗓聲 激光器的譜線有單譜線和多譜線，或稱為單縱模和多縱模。長距離大容量的光纖通信系統應採用單縱模激光器，以免光纖的色散與邊模（邊譜線）相互作用，使脈衝信號展寬而減小容量。在高速調製下，原來為單縱模的激光器BH-LD，會產生邊模，並且帶有隨機性。這些邊模經過光纖與光纖的色散相互作用會產生噪聲，限制了傳輸距離。這種噪聲被稱為模分配噪聲（mode partition noise）。如果採用所謂的“動態單縱模激光器”，即在高速調製下仍能保持輸出光的譜線為單縱模，則模分配噪聲可以減免。如DFB-LD分佈反饋式激光器就是動態單縱模激光器。超高速調製時，在脈衝上升沿和下降沿的過渡時間中，輸出光的光頻有頻移現象。這種頻移與光纖色散相互作用也會產生噪聲，稱為啁啾噪聲（ehirpingnoise），它也會影響傳輸距離。採用外調制或採用發送信號預均衡方法可以減免啁啾聲。

注：DFB-LD是分佈反饋激光器；MQW-LD是多量子阱激光器。

常用的半導體光源直接調製是採用半導體功率三極管集電極恆流驅動線路。在高速運用時，常採用雙管分差恆流驅動線路。不宜採用射隨線路，半導體光源具有二極管相似的伏安特性，驅動電壓的微變會引起很大的電流變化，使調製不穩定，甚至會使激光器損壞。在半導體激光器的調製線路中要有一個偏置電路供給一個直流以克服激光器的閾值，才能正常工作。在閾值以上工作，調製速度可以更高一些。