在光纖通信系統(tǒng)中，信息由LED或LD發(fā)出的光波所攜帶，光波就是載波。把信息加載到光波上的過程就是調制。光調制方式按調制信號的形式可分為模擬信號調制和數字信號調制。目前，數字調制是光纖通信的主要調制方式，也就是通常的PCM編碼調制，以二進制數字信號“1”或“0”對光載波進行通斷調制，并進行脈沖編碼(PCM)。數字調制的優(yōu)點是抗干擾能力強，中繼時噪聲及色散的影響不積累，因此可實現大容量、長距離傳輸。
1 光發(fā)射機
　　簡單地講，光傳輸系統(tǒng)中一個基本的光發(fā)射機主要包括光發(fā)射器" title="光發(fā)射器">光發(fā)射器件及其驅動電路。光發(fā)射器件有發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)或激光調制器(LM)；驅動電路為系統(tǒng)光源提供合適的“開”、“關”電流。
1.1 數字光發(fā)射機基本結構
　　在數字光纖通信中，激光發(fā)射機的主要組成部分如圖1所示。線路編碼的作用是將數字信號轉換成適合在光纖中傳輸的碼型。調制電路" title="調制電路">調制電路完成數字信號的電—光轉換，將光信號加載到光源的發(fā)射光束上，即光調制。而光調制的方式有三種：直接強度調制、間接強度調制和相干調制。光纖通信中常采用直接強度調制(適用于半導體激光器和發(fā)光二極管)，即通過直接控制發(fā)光二極管(LED)或激光二極管(LD)的注入電流產生所需的光數字信號，改變LD或LED的注入電流調整其輸出光功率，實現光強度調制。

　　理論上講，LED和LD都是電流控制的光發(fā)射器件, 其中最重要的性能取決于它們的I—P特性，因此最直接的設計方法就是把驅動器設計成受輸入信號控制的電流源，并且必須能提供具有規(guī)定強度和波形的電流。實際應用中將雙極性晶體管或場效應管(FET)作為電流輸出器件與光發(fā)射器件連接，形成電流驅動器。常用的有單端電流驅動器和射極耦合電流驅動器。單端電流驅動器的速度受晶體管和LED或LD的截止過程的影響，因而只能應用在低比特率的場合。高比特率的電流驅動器利用ECL(射極耦合邏輯)電路來設計，即數字調制電路中常用的射極耦合電流開關，其基本電路形式如圖2所示。

1.2 數字調制電路的基本工作原理
　　圖2所示的射極耦合電流開關實際上是一個一邊為固定輸入V_BB，另一邊為信號輸入端的射極耦合差分級，其工作原理" title="工作原理">工作原理與單輸入雙端輸出的差分放大器非常相似，但它只對信號起傳遞作用。其工作原理是：當V_in＞V_BB時，Q₁管導通" title="導通">導通，Q₂管截止，電流全部流經輸入管；當V_in＜V_BB時，Q₂管導通，Q₁管截止，電流流經激光器。從電流導通的情況看，相當于一個電流開關，即電流型開關邏輯電路。其射極耦合端接高阻抗的恒流源，構成深度負反饋，增加了ECL電路的輸入阻抗，使晶體管可穩(wěn)定地工作在放大區(qū)。為了使輸出信號不受電源波動的影響，常采用負電源(VEE=-5.2V)供電，而對管的集電極直接對地輸出(VCC=0)，這種接法又極大地提高了電路的速度，改善了交流性能。
2 ECL電流開關的應用
　　目前，筆者在一個高速數字系統(tǒng)中應用了ECL電流驅動器，其基本原理如圖3示。其中Q₁、Q₂和Q5構成基本的調制電路，Q₃和Q₄實現電平移位，集成器件MC10H124完成信號的電平轉換(TTL→ECL)。MC10H124引腳功能如圖3所示，使用時需注意，在ECL電平輸出腳(如圖中②、④腳)要通過50Ω電阻外接-2V電壓，未用的輸出腳通過50Ω電阻接地，從②或④腳輸出ECL電平信號，第⑥腳接公共選通電壓(這里接+4V電壓)。
2.1 ECL電路的主要特點
　　對激光器進行高速脈沖調制時，常采用ECL電流開關。它既有很快的開關速度，又能保持良好的電流脈沖波形。從電路結構上看,ECL屬于非飽和型數字邏輯，工作時晶體管在放大和截止兩個狀態(tài)間轉換，不進入飽和區(qū)，根除了TTL電路中晶體管由飽和到截止(即由“開”到“關”)轉換時所需釋放超量存儲電荷的“存儲時間”，從根本上消除了限制速度的主要障礙——晶體管的飽和時間，極大地提高了ECL電路的速度，其平均延遲時間達到亞納秒數量級。如果圖3中采用兩級差分電流開關并且雙邊驅動，則既可改善電流脈沖的波形又可再提高開關速度。
　　圖3中參考電壓V_BB作為ECL電路的重要組成部分，通常取在ECL邏輯高、低電平的中心V_BB＝-1.3V(ECL的邏輯高電平V_OH=-0.8V，低電平V_OL=-1.8V)，使高、低電平的噪聲容限基本相等，電路在全工作溫度范圍內噪聲容限的變化不會太大。V_BB常與ECL電路共用負電源，在電阻分壓器的基礎上，利用二極管和射極跟隨器電平移位構成。