《北京邮电大学音频信号的光纤传输.doc

音频信号的光纤传输 xxx （学院：xxxx 班级：xxx 学号：xxx） 摘 要：光纤通信以及诸多优点将成为现代通信的主流，未来通信的一项通信技术和手段。本实验主要通过研究光纤音频信号的传输来了解光纤通信的基本工作原理，熟悉半导体—光电器件的基本性能及主要特性的测试方法，学习分析集成运放电路的基本方法，学习掌握音频信号光纤传输系统的调试技能。 关键词：光纤通信；LED光电特性；硅光电二极管；调制放大电路 Optical transmission of audio signals Wu Huiwen （College：Beijing University of Post andTelecommunicationAbstract：Fiber optic communications, and many other advantages will become the mainstream of modern communication, the future of communications and means of a communication technology. This experiment by studying the optical audio signal transmission to understand the basic working principle of optical fiber communication, familiar with semiconductor - basic properties of optoelectronic devices and the main characteristics of the test method, learn to analyze integrated circuit op amp basic method of learning and mastering the audio signal optical fiber transmission system debugging skills. Keywords:Optical Fiber Communication;LED;Silicon photodiode;Modulation amplifier circuit 光导纤维技术是近40年发展起来的一项新兴的技术，是现代光信息技术的重要组成部分。光线的用途很多，其最重要的应用是光纤通信。通过本实验对LED-传输光纤组件的电光特性的测量,可以了解光纤通信的基本工作原理，熟悉半导体电光—光电器件的基本性能和主要特性的测试方法。1 实验原理 1.1 音频信号光纤传输系统的原理 音频信号光纤传输系统由“光信号发送器”、“光信号接收器”和“传输光纤”3部分组成。为了保证系统的传输损耗低，光信号发送器的光源发光二极管的发光中心波长必须在传输光线呈现低损耗的0.85~1.3um或1.6um附近。光信号接收器中的光电检测器件的峰值响应波长也应与此接近。 为了避免或减小波形失真，要求整个传输系统的频带宽度能覆盖被传输信号的频率范围，对于语音信号，频谱在300~3400Hz范围内。由于光导纤维对光信号具有很宽的频带，故在音频范围内，整个系统的频带宽度主要决定于发送端调制放大电路和接收端功率放大电路的幅频特性。 1.2 半导体发光二极管的结构 光纤通信系统中，对光源器件在发光波长、电光效率、工作寿命、光谱宽度和调制性能等许多方面均有特殊要求。目前在以上各个方面都能较好满足要求的光源器件主要有半导体发光二极管和半导体激光器。光纤传输系统中常用的半导体发光二极管是一个如图1所示的N-P-P双异质结构的半导体器件，中间层通常是由直接带隙的GaAs P型半导体材料组成，称为有源层，其带隙宽度较窄；两侧分别由AlGaAs的N型和P型半导体材料组成，与有源层相比，它们都具有较宽的带隙。具有不同带隙宽度的两种半导体材料形成的PN结称为异质结，。当给这种结构加上正向偏压是，就能使N层想有源层注入导电电子，这些导电电子一旦进有源层后，因受到右边P-P异质结的阻挡作用不能在进入右侧的P层，他们只能被限制在有源层内与空穴复合。导电电子在有源层与空穴复合的过程中，有不少电子要释放出能量满足以下关系式的光子： hυ = E1-E2 = Eg 式中，h是普朗克常量，υ是光波的频率，E1是有源层内导电电子的能量，E2是导电电子与空穴复合后处于价健束缚状态时的能量。两者的差值Eg与DH结构中隔层材料及其组分的选取等多种因素有关，制作LED时只要这些材料的选取和组分的控制适当，就能使LED发光中心波长与传输光线的低速好波长一致。