1第3章 光源與光發(fā)送機

2本章內(nèi)容光源：半導體激光器和發(fā)光二極管。光源調(diào)制光發(fā)送機。第3章通信用光器件33.1激光器和LED

光源器件：光纖通信設備的核心，其作用是將電信號轉(zhuǎn)換成光信號送入光纖。常用的有LD和LED兩種。

半導體激光器（LD）：適用于長距離大容量的光纖通信系統(tǒng)。尤其是單縱模半導體激光器，在高速率、大容量的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中得到廣泛應用。發(fā)光二極管（LED）：適用于短距離、低碼速的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)，或者是模擬光纖通信系統(tǒng)。其制造工藝簡單、成本低、可靠性好。

43.1激光器和LED53.1

激光器和LED1．激光器的物理基礎（1）光子的概念光量子學說認為，光是由能量為hf的光量子組成的，其中h=6.628×10?34J·s（焦耳·秒），稱為普朗克常數(shù)，f是光波頻率，人們將這些光量子稱為光子。

當光與物質(zhì)相互作用時，光子的能量作為一個整體被吸收或發(fā)射。63.1.1

半導體激光器

（2）原子能級物質(zhì)是由原子組成，而原子是由原子核和核外電子構(gòu)成。原子的核外電子有不同穩(wěn)定狀態(tài)的能級。最低的能級E1

稱為基態(tài)，能量比基態(tài)大的所有其他能級Ei（i=2，3，4，…）都稱為激發(fā)態(tài)。當電子從較高能級E2躍遷至較低能級E1時，其能級間的能量差為?E=E2?E1，并以光子的形式釋放出來，這個能量差與輻射光的頻率f12之間有以下關(guān)系式

當處于低能級E1

的電子受到一個光子能量?E=hf12的光照射時，該能量被吸收，使原子中的電子激發(fā)到較高的能級E2

上去。

光纖通信用的發(fā)光元件和光檢測元件就是利用這兩種現(xiàn)象。7

（3）光與物質(zhì)的三種作用形式光與物質(zhì)的相互作用，可以歸結(jié)為光與原子的相互作用，將發(fā)生受激吸收、自發(fā)輻射、受激輻射三種物理過程。如圖所示。能級和電子躍遷8①在正常狀態(tài)下，電子通常處于低能級（即基態(tài)）E1，在入射光的作用下，電子吸收光子的能量后躍遷到高能級（即激發(fā)態(tài)）E2，產(chǎn)生光生電流，這種躍遷稱為受激吸收——光電檢測器。②處于高能級E2

上的電子是不穩(wěn)定的，即使沒有外界的作用，也會自發(fā)地躍遷到低能級E1

上與空穴復合，釋放的能量轉(zhuǎn)換為光子輻射出去，這種躍遷稱為自發(fā)輻射——發(fā)光二極管。③在高能級E2上的電子，受到能量為hf12的外來光子激發(fā)時，使電子被迫躍遷到低能級E1上與空穴復合，同時釋放出一個與激光發(fā)光同頻率、同相位、同方向的光子（稱為全同光子）。由于該過程是在外來光子的激發(fā)下產(chǎn)生的，故稱為受激輻射——激光器。

自發(fā)發(fā)射、受激發(fā)射和受激吸收三種過程是同時存在!9

（4）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布與光的放大

受激輻射是產(chǎn)生激光的關(guān)鍵。如設低能級上的粒子密度為N1，高能級上的粒子密度為N2，在正常狀態(tài)下，N1

＞N2，總是受激吸收大于受激輻射。即在熱平衡條件下，物質(zhì)不可能有光的放大作用。要想物質(zhì)產(chǎn)生光的放大，就必須使受激輻射大于受激吸收，即使N2

＞N1

（高能級上的電子數(shù)多于低能級上的電子數(shù)），這種粒子數(shù)的反常態(tài)分布稱為粒子（電子）數(shù)反轉(zhuǎn)分布。*粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)是使物質(zhì)產(chǎn)生光放大而發(fā)光的首要條件。10

（5）激光的形成必須有產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)（激活物質(zhì)）；必須有能夠使工作物質(zhì)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的激勵源（泵浦源）；必須有能夠完成頻率選擇及反饋作用的光學諧振腔。

粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的為實現(xiàn)光放大提供了可能，而激活物質(zhì)提供光放大的環(huán)境，光學諧振腔則提供必要的反饋及對光的頻率和方向進行選擇，以獲得連續(xù)的光放大和激光振蕩輸出。11光學諧振腔的結(jié)構(gòu)

（6）激光器的結(jié)構(gòu)在激活物質(zhì)的兩端的適當位置，放置兩個反射系數(shù)分別為r1和r2的平行反射鏡M1和M2，就構(gòu)成了最簡單的光學諧振腔。如果反射鏡是平面鏡，稱為平面腔；如果反射鏡是球面鏡，則稱為球面腔，如圖3-2所示。對于兩個反射鏡，要求其中一個能全反射，另一個為部分反射。12激光器示意圖13

（7）光學諧振腔的諧振條件與諧振頻率

設諧振腔的長度為L，則諧振腔的諧振條件為

（3-2）或 （3-3）式中，c為光在真空中的速度，λ為激光波長，n為激活物質(zhì)的折射率，L為光學諧振腔的腔長，q=1，2，3…稱為縱模模數(shù)。諧振腔只對滿足式（3-2）的光波波長或式（3-3）的光波頻率提供正反饋，使之在腔中互相加強產(chǎn)生諧振形成激光。14

（8）起振的閾值條件

激光器能產(chǎn)生激光振蕩的最低限度稱為激光器的閾值條件。如以Gth表示閾值增益系數(shù)，則起振的閾值條件是

（3-4）

α為光學諧振腔內(nèi)激活物質(zhì)的損耗系數(shù)，L為光學諧振腔的腔長，r1，r2為光學諧振腔兩個反射鏡的反射系數(shù)。

半導體激光器：是向半導體P-N結(jié)注入電流，實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生受激輻射，再利用諧振腔的正反饋，實現(xiàn)光放大而產(chǎn)生激光振蕩輸出激光。153.1.2

半導體激光器的基本原理

1．半導體激光器的基本結(jié)構(gòu)

用半導體材料作為工作物質(zhì)的激光器，稱為半導體激光器，它的有源部分是PN結(jié)，兩個端面按晶體的天然晶面剖切開，表面非常光滑，成為平行的鏡面，構(gòu)成光學諧振腔。泡利不相容原理：每個能級只允許兩個自旋相反的電子占有。半導體材料作為一種單晶體，其原子緊密地按照一定規(guī)則排列。各原子最外層的軌道互相重迭，使半導體材料的能級已不像前述的單個原子那樣的分立的能級，其基態(tài)能級和激發(fā)態(tài)能級將分裂成能帶，通常基態(tài)能級分裂成價帶，激發(fā)態(tài)能級分裂成導帶。價帶和導帶之間存在一個電子不能具有的能量區(qū)間，稱為禁帶。16

半導體激光器的核心部分是一個PN結(jié)。這個PN結(jié)是高度摻雜的，P型半導體中空穴極多，N型半導體中自由電子極多。電子在導帶和價帶的占居幾率由費密—狄拉克分布給出，能級越低，電子占據(jù)的可能性就越大。用來描述上述分布的能級EF，叫做費米能級。熱平衡下各種半導體材料的費米能級如下圖：本征半導體的費米能級位于帶隙中間；N型摻雜將使費米能級向?qū)б苿?，P型摻雜使費米能級向價帶移動；重摻雜N型半導體，費米能級位于導帶內(nèi)——兼并型N型；17

雙兼并型半導體：非熱平衡狀態(tài)時，在Efc和Efv之間形成了一個粒子數(shù)反轉(zhuǎn)區(qū)域。如果入射光波能量滿足：則經(jīng)過雙兼并型半導體時將得到放大。PN結(jié)的形成：當P型和N型半導體形成PN結(jié)時，載流子（電子、空穴）的濃度（密度）差引起擴散運動；漂移運動的方向與擴散運動相反；最后，漂移完全抵消了擴散，達到平衡。為了維持電子－空穴的復合，需要在PN結(jié)上加正向電壓，打破原有平衡；183.1.2半導體激光器的基本原理正向偏壓：P區(qū)空穴不斷流向N區(qū)，N區(qū)電子流向P區(qū)，通過復合發(fā)光。自發(fā)發(fā)射復合————LED；受激發(fā)射復合————LD；反向偏壓：區(qū)域內(nèi)電子和空

穴都很少，形成高阻區(qū)。受激吸收————PD193.1.2半導體激光器的基本原理當正向電壓加大到某一值后，PN結(jié)里出現(xiàn)了結(jié)里出現(xiàn)了增益區(qū)（有源區(qū)）。在Efc和Efv之間價帶主要由空穴占據(jù)，導帶主要由電子占據(jù)，即實現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。203.1.2半導體激光器的基本原理

2．半導體激光器的基本結(jié)構(gòu)

有兩種方式構(gòu)成的激光器：F-P腔激光器和分布反饋型（DFB）激光器。F-P腔激光器從結(jié)構(gòu)上可分為3種。芯片尺寸：250umX100umX10um;有源層:8umX1um(1umX0.1um);光口面:3umX0.6um(更窄)213.1.2半導體激光器的主要特性

3．半導體激光器的主要特性

LD的主要工作特性都可以根據(jù)速率方程來精確分析，即求解有源區(qū)光子數(shù)目P和電子數(shù)目N在相互作用過程中隨時間變化的方程組，比較復雜。只要求大家定性理解后面的結(jié)論。223.1.2半導體激光器的主要特性

（1）閾值特性對于LD，當外加正向電流達到某一數(shù)值時，輸出光功率急劇增加，這時將產(chǎn)生激光振蕩，這個電流稱為閾值電流，用Ith

表示。閾值電流越小越好。233.1.2半導體激光器的主要特性

（2）轉(zhuǎn)換效率

LD電光轉(zhuǎn)換效率可用功率轉(zhuǎn)換效率和量子轉(zhuǎn)換效率表示.

量子效率ηd表示，其定義為激光器達到閾值后，輸出光子數(shù)的增量與注入電子數(shù)的增量之比（微觀效率），其表達式為

（3-3）由此得式中，P為激光器的輸出光功率；I為激光器的輸出驅(qū)動電流，Pth為激光器的閾值功率；Ith為激光器的閾值電流；hf為光子能量；e為電子電荷?！?43.1.2半導體激光器的主要特性

（3）溫度特性激光器的閾值電流和輸出光功率隨溫度變化的特性為溫度特性。閾值電流隨溫度的升高而加大，且波長向長波長方向漂移，轉(zhuǎn)換效率下降，其變化情況如圖所示。激光器閾值電流隨溫度變化的曲線253.1.2半導體激光器的主要特性

（4）光譜特性

1）發(fā)射波長半導體激光器的發(fā)射波長取決于導帶的電子躍遷到價帶時所釋放出的能量，這個能量近似等于禁帶寬度Eg(eV)，可得

hf=Eg

代入式（3-5）得

(μm) （3-5）由于能隙與半導體材料的成分及其含量有關(guān)，通過材料設計可以制成不同發(fā)射波長的激光器，InGaAsP-InP材料適用與1.3~1.5um波段。263.1.2半導體激光器的主要特性2）光譜線原子從高能級E3躍遷到E2，其發(fā)光頻率為f32=(E3-E2)/h，即理想光譜是f0=f32，實際光譜有一定的加寬。

譜線加寬的原因：處于高能級上的粒子，在發(fā)射光子的過程中，輻射的光波不是等幅波，各粒子的運動速度也不同，故包含了新的頻率成份。對于某種確定的激光物質(zhì)，就有一定的光譜線寬度ΔfD(Δλ).譜線越窄，說明性能越好！27

3）縱模半導體激光器的縱向光場不是以行波形式傳輸，而是成駐波形式振蕩。激光器輸出的是一系列模式明確，譜寬很窄，功率不同尖銳的譜線，稱為激光器的縱模。

LD的光譜隨著激勵電流的變化而變化。當I＜Ith時，發(fā)出的是熒光，光譜很寬。當I＞Ith后，發(fā)射光譜突然變窄，發(fā)出激光。其滿足起振閾值和諧振

相位條件：3.1.2半導體激光器的主要特性283.1.2半導體激光器的主要特性GaAlAs-GaAs激光器的輸出光譜293.1.2動態(tài)單縱模LD

4．動態(tài)單縱模半導體激光器

SLM激光器的設計思想：使不同的縱模具有不同的損耗，因而不同的縱模就有不同的增益閾值。通常具有最低腔損的縱模，最先達到閾值成為發(fā)射模，其它模被抑制，MSR約（30dB)。3031323334353.1.3發(fā)光二極管

1．LED的工作原理發(fā)光二極管（LED）是非相干光源，是無閾值器件，它的基本工作原理是自發(fā)輻射。發(fā)光二極管與半導體激光器差別是：發(fā)光二極管沒有光學諧振腔，不能形成激光。僅限于自發(fā)輻射，所發(fā)出的是熒光，是非相干光。半導體激光器是受激輻射，發(fā)出的是相干光。363.1.3發(fā)光二極管

2．LED的結(jié)構(gòu)

LED也多采用雙異質(zhì)結(jié)芯片，不同的是LED沒有解理面，即沒有光學諧振腔。由于不是激光振蕩，所以沒有閾值。

LED分為兩大類：一類是面發(fā)光型SLED，另一類是邊發(fā)光型ELED，發(fā)散角、耦合效率和調(diào)制帶帶寬均比面發(fā)光LED有改善。373.1.3發(fā)光二極管383.1.3發(fā)光二極管393.1.3發(fā)光二極管

3．LED的工作特性（1）光譜特性

LED譜線寬度?λ比激光器寬得多。下圖是InGaAsPLED的輸出光譜。

InGaAsPLED的發(fā)光光譜

403.1.3發(fā)光二極管

（2）P-I特性兩種類型的LED輸出光功率特性如圖3-14所示。驅(qū)動電流I較小時，P?I曲線的線性較好；當I過大時，由于P-N結(jié)發(fā)熱而產(chǎn)生飽和現(xiàn)象，使P?I曲線的斜率減小。發(fā)光二極管（LED）的P?I特性413.1.3發(fā)光二極管（4）調(diào)制特性調(diào)制頻率較低。在一般工作條件下，面發(fā)光型LED截止頻率為20MHz～30MHz，邊發(fā)光型LED截止頻率為100MHz～150MHz，改進型可達GHz。

性能比較：

LED與LD相比，LED輸出光功率較小，譜線寬度較寬，調(diào)制頻率較低。但LED性能穩(wěn)定，壽命長，使用簡單，輸出光功率線性范圍寬，而且制造工藝簡單，價格低廉。423.1.4LED產(chǎn)品簡介

LED晶片用來產(chǎn)生反射效果的杯狀支架陰極環(huán)氧樹脂透鏡連接導線(金線)支架陽極陰極支架短于陽極

支架膠體缺口表示

陰極導電銀膠433.1.4我國LED技術(shù)來源

國家光電子工藝中心863計劃307光電子主題上海基地北大藍光公司中科院上海光機所合資上海金橋大晨光電磊晶片生產(chǎn)科技部863聯(lián)辦市政府/浦東新區(qū)管委會北京大學、企業(yè)集資中科院長春光機所/物理所石家莊基地匯能光電材料中心立德電子公司深圳基地飛通光電子公司深圳開發(fā)科技公司方大國科光電子科技公司深圳方大集團技術(shù)來源:上游:南昌欣磊,南昌大學中游:中科院下游:深圳大學教育部光電材料與器件工程研究中心江西方大福科信息材料中心443.1.4LED產(chǎn)業(yè)鏈劃分

下游介入：宜昌匡通電子有限公司:DIPLED宜昌勁森照明電子有限公司:SMTLED453.1.4白光LED制程１

ＷＢ463.1.4白光LED制程

473.1總結(jié)-20×50-20×50-20×50-20×50工作溫度/°C壽命t/h30×12030×120

20×5020×50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/mW1~51~35~10

5~10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1.3

1.551.31.55工作波長LEDLD483.2.1光源調(diào)制方式光調(diào)制器：實現(xiàn)從電信號到光信號的轉(zhuǎn)換光調(diào)制的分類：從光源調(diào)制角度看，有兩種方法實現(xiàn)光調(diào)制，其一，將調(diào)制信號直接注入激光器（調(diào)制激光器驅(qū)動電流），而實現(xiàn)激光輸出光強度等參數(shù)的調(diào)制--內(nèi)調(diào)制或直接調(diào)制（簡單、經(jīng)濟、引入較大的啁啾）；其二，將調(diào)制信號控制激光器后接的外調(diào)制器，利用調(diào)制器的電光、聲光等物理效應使其輸出光的強度等參數(shù)隨信號而變--外調(diào)制（調(diào)制信號啁啾?。０幢徽{(diào)制光波的參數(shù)分：強度調(diào)制、相位調(diào)制、偏振調(diào)制等。49直接調(diào)制和外調(diào)制Laser

DirectModulationofLaserDiodeBias+DATAIssues--ComplexDynamicsYield

ExternalModulationofLaserDiodeLaserModulatorBiasBias+DATAIssues--AdditionalComponent503.2.1光源調(diào)制方式

1．直接調(diào)制直接調(diào)制就是將電信號直接注入光源，使其輸出的光載波信號的強度隨調(diào)制信號的變化而變化，又稱為內(nèi)調(diào)制。直接調(diào)制方法僅適用于半導體光源（LD和LED）。使光源發(fā)出的光載波功率大小在時間上隨驅(qū)動電流變化而變化。這種方式是直接/強度調(diào)制，簡稱IM。數(shù)字信號的直接調(diào)制多為PCM信號對光源進行強度調(diào)制。特點：簡單、損耗小、成本低。會引入頻率啁啾，在速率大于2.5Gb/s后多不采用。513.2.1光源調(diào)制方式直接光強度數(shù)字調(diào)制原理間接調(diào)制激光器的結(jié)構(gòu)523.2.1光源調(diào)制方式

2．間接調(diào)制間接調(diào)制是利用晶體的光電效應、磁光效應、聲光效應等性質(zhì)來實現(xiàn)對激光輻射的調(diào)制，即光輻射之后再加載調(diào)制電壓，使經(jīng)過調(diào)制器的光載波得到調(diào)制。

間接調(diào)制最常用的是外調(diào)制的方法，即在激光形成后加載調(diào)制信號。它是在激光器諧振腔外的光路上放置調(diào)制器，在調(diào)制器上加調(diào)制信號電壓，使調(diào)制器的某些物理特性發(fā)生相應的變化，當由光源發(fā)出的激光通過它時，得到調(diào)制。

主要外調(diào)制器：鈮酸鋰（消光比可達30dB以上）、電致吸收器、半導體MZ調(diào)制器。53電光效應光調(diào)制器電光效應：電壓施加于某些電光晶體(如LiNbO3)

，導致晶體折射率發(fā)生變化，引起通過該晶體的光波特性發(fā)生變化。折射率變化n與外加電場E有著復雜的關(guān)系，可近似地認為n與(rE+RE2)成正比。電光調(diào)制器主要利用普科爾(Pocket)效應.普科爾(Pocket)效應：晶體折射率與外加電場幅度成線形變化克爾(Kerr)效應：晶體折射率與外加電場幅度的平方成比例變化54晶體折射率隨外加電場而變化。具有非常好的消啁啾特性，適合于高速系統(tǒng)的超長距離傳輸。但調(diào)制器的插入損耗大，需要較高的驅(qū)動電壓(典型值為4V)，難以與光源集成，而且對偏振敏感。5540Gb/sLiNbO3Modulator56V/2VVt調(diào)制電壓透射光強半波電壓V是把調(diào)制器從最小光強轉(zhuǎn)換到最大光強所需的電壓電光調(diào)制的透過率(調(diào)制器被偏置在V/2點上)57磁光調(diào)制原理58電吸收調(diào)制原理59電吸收調(diào)制原理60聲光調(diào)制原理61聲光調(diào)制原理623.3光端機的結(jié)構(gòu)633.3光端機的結(jié)構(gòu)

通常所說的光端機，是一個功能完善的系統(tǒng)設備，主要由光發(fā)送機、光接收機和輔助電路三大部分組成。

光發(fā)送機由輸入接口、光線路碼型變換和光發(fā)送機等組成。

光接收機由光接收、定時再生、光線路碼型反變換和輸出接口等組成。

光端機中的輔助電路由公務、監(jiān)控、告警、輸入分配、倒換、區(qū)間通信等組成。此外，不論是光發(fā)送機、光接收機還是輔助電路，都必須有電源轉(zhuǎn)換，將通信機房中的直流電源轉(zhuǎn)換為光端機所需的電源。64光傳輸系統(tǒng)光工作站SDH設備653.3.1光發(fā)送機

光發(fā)送機的主要作用是把從電端機送來的電信號轉(zhuǎn)變成光信號，并送入光纖線路進行傳輸。對光發(fā)送機的要求：（1）有合適的輸出光功率光發(fā)送機的輸出光功率，是指耦合進光纖的功率，亦稱入纖功率。光源應有合適的光功率輸出，一般為0.01mW～10mW。（2）有較好的消光比EXT

消光比的定義為全“1”碼平均發(fā)送光功率與全“0”碼平均發(fā)送光功率之比?？捎孟率奖硎?式中，P11為全“1”碼時的平均光功率；P00為全“0”碼時的平均光功率。一般要求EXT≥15dB。

（3）調(diào)制特性要好所謂調(diào)制特性好，是指光源的P?I曲線在使用范圍內(nèi)線性特性好，否則在調(diào)制后將產(chǎn)生非線性失真。除此之外，還要求電路盡量簡單、成本低、穩(wěn)定性好、光源壽命長等。663.3.1光發(fā)送機

（3）調(diào)制特性要好所謂調(diào)制特性好，是指光源的P?I曲線在使用范圍內(nèi)線性特性好，否則在調(diào)制后將產(chǎn)生非線性失真。除此之外，還要求電路盡量簡單、成本低、穩(wěn)定性好、光源壽命長等。673.3.2光發(fā)送機輸入電路

光發(fā)送機由輸入電路和光發(fā)送電路組成。（1）輸入電路輸入電路由輸入接口電路、光線路碼型變換組成。

1）輸入接口電路。

輸入接口是光端機的入口電路。PCM設備的輸出信號經(jīng)電纜連接到光端機的輸入端，功能:均衡放大、單/雙、告警。683.3.2光發(fā)送機輸入電路（2）線路碼型變換電路(采用FPGA或ASIC實現(xiàn))

普通的二進碼(NRZ)的碼流存在連“0”連“1”數(shù)太大、分布不均勻、數(shù)字序列沒有預定規(guī)律，不利于時鐘提取和誤碼檢測。通常要利用碼型變換予以改善，光纖線路碼型設計原則：傳輸碼型有足夠的定時含量，減少連“0”和連“1”數(shù)，且數(shù)量均衡，以便于時鐘提取和穩(wěn)定判決基線。傳輸碼型應有不中斷業(yè)務進行誤碼檢測的能力。傳輸碼型應力求降低線路傳輸?shù)拇a率，或線路傳輸碼率的提高應盡可能的少。傳輸碼型的實施，應力求簡單和經(jīng)濟。傳輸中發(fā)生誤碼時，誤碼擴散范圍或誤碼增值低。693.3.2光發(fā)送機輸入電路

常用的3種線路碼型：擾碼二進制、字變換碼、插入型碼

1）擾碼二進制擾碼二進制即是將輸入的二進制NRZ碼進行擾碼后輸出仍為二進制碼（次序重排）。在系統(tǒng)的調(diào)制器前，加一個擾碼器，將原始的碼序加以變換，使其接近于隨機序列，相應的在接收機的判決器后，附加一個解擾器，以便恢復原始序列。擾碼可以改變碼流中的“1”碼和“0”碼的分布，能改善碼流的特性。*SDH幀本身已經(jīng)有嚴格的編碼格式，可以通過擾碼獲得進一步的改善和加密，且不提高光接口的速率。703.3.2光發(fā)送機輸入電路2）字變換碼將輸入二進制碼分成一個個“碼字”，輸出用對應的另一種“碼字”來代替。常用的是分組碼的一種型式mBnB碼，它將輸入碼每m比特為一組，然后變換成另一種n比特為一組的傳輸碼。在接收端再進行變換，從而恢復為原來的信號。n、m均為正整數(shù)，且n>m。于是引進了一定的富余度，以滿足線路碼的基本要求。*以3B4B碼為例來介紹mBnB碼的基本原理。

3B4B碼，是將輸入信號碼流分成3B（bit）一組，它有23=8種狀態(tài)，然后編寫為4B碼，有24=16種狀態(tài)：我們從16種狀態(tài)中選出若干種代表3B碼的8種狀態(tài)，如表所示。713.3.2光發(fā)送機輸入電路723.3.2光發(fā)送機輸入電路

碼字數(shù)字和(WDS)：如果用“-1”表示字中的“0”，用“+1”表示字中的“1”，則將每個數(shù)字的代數(shù)和“字數(shù)字和”記為“WDS”。例如：“1000”可寫成(+1)+(-1)+(-1)+(-1)＝-2，即字“1000”的WDS＝-2。若其代數(shù)和為0時，稱為均等，其代數(shù)和為正或為負時，稱為不均等。

mBnB碼的基本原理就是通過采取交替使用不同模式的編碼，使碼字的不均值得到平衡，以限制整個傳輸碼流的累計不均。盡可能選擇｜WDS｜最小的碼字，禁止使用｜WDS｜最大的碼字。從這個意義出發(fā)，在選用4B碼代替3B碼時最好的是WDS＝0的碼字，最差的是表3-2中的1111，0000這種字稱