光发射机的主要原理与维护

摘 要：简单地介绍光发射机各个组成部分及技术指标，讨论了光纤数据传输中1310nm光发射机光纤通信系统在系统中的具体应用。

关键词：光传输;光发射机;光接收机;光分路器;光前电缆

一、1310nm光发射机的原理

1310nm波长的激光，采用直接强度调制技术，其核心部件是DFB激光器组件;电源、激光器偏置、激光器慢起动、失真补偿及驱动、功率控制及致冷控制、过载保护及过驱动保护、光检测电路等。射频信号经过RF放大，电控衰减和预失真补偿后，直接驱动激光器，使得光输出强度随着射频信号强度的变化而变化。光发射机的载噪比和非线性失真指标取决于光调制度。在直接强度调制过程中，随着射频信号强度的变化，光频率也变化，是附加的频率调制，这些附加频率的光在光纤中传输时会引起色散，是光传输系统非线性失真原因，因此直接调制光发射机的二次失真产物—组合二阶失真（CSO）较多，C/CSO较低，大约60dB;输出的光功率比较小，在20mW以下;这种光发射机结构简单、制造成本低，现今的有线网络，1310nm光发射机系统占有超过50%的市场份额。

二、原理简图

三、光发射机的技术指标

四、光发射机的调试

光发射机是高档专业设备，必须由专业技术人员进行操作，其具体调试步骤如下。

1、将发射机装入前端机柜并固定，把机壳可靠接地，在设备加电工作前，应先确认机壳和电源插座已可靠接地（接地电阻应小于4Ω），以免静电损坏激光器件，并防止机壳带电而对人体造成伤害。为了确保设备能长期稳定工作，在电网电压不稳定或电压波形较差的地区，建议用户配备专用的交流稳压电源;在环境温度变化太大或机房环境较差（设备的理想工作环境是25℃）的地区，用户有必要为设备配备专用的空调设备，以改善设备的工作环境。

2、打开机器电源，调节前面板上的状态按钮，查看设备的工作参数，确认设备已进入正常工作状态。

3、用标准光纤测试跳线把光功率计连接到光发射机的光信号输出端，测量设备的输出光功率，并确认其输出光功率和前面板显示的数值相同，且已达到标准值;在测量光功率时应确认光功率计置于1310nm/1550nm波长的测量档，确认光纤测试跳线为匹配的标准测试跳线，各活动接头的表面无污染。（在光发射机工作时，位于后面板的光纤适配器内有不可见的激光束输出，应避免光信号对准人体，更不能用肉眼直视光输出口，以免对人体、人眼造成永久性伤害）。

4、用场强仪或频谱分析仪测量输入射频信号的电平，确认输入射频信号符合光发射机的输入要求，把射频信号连接到光发射机的射频输入端。

5、根据设备的实际情况，设置好AGC和MGC的控制状态。

6、再次测量光输出功率，确认光输出功率正常后，撤去标准光纤测试跳线和光功率计，将设备接入网络。在安装光纤活动接头时，用力应适当，否则可能会导致适配器陶瓷管碎裂。

五、常见故障分析及检修

1、 TV 口输出后电视画面质量不佳

首先准确判断故障产生的部位，先将光发射机测试口的 RF 信号引入 TV 口，如果电视画面出现上述现象，可大致判断放大模块有问题。进一步的做法：将射频放大电路与光发射机其他电路隔离开，将放大信号适当的衰减处理后引入电视，这时电视画面依然没有大的改观，可判断是放大模块出问题，当然还有个前提条件，放大模块 +24V 供电必须正常。还有一种是激光器出了问题。笔者在维修过程中一般的做法是：将激光器的射频激励口断开，将射频信号直接引入电视机，如果电视画面没有问题，也不能下定论是激光器坏，要对激光器周围的匹配电路分析，主要是激光器偏流电路和恒温电路，如果电路没有问题可以断定是激光器坏，此时光发机整机也就失去修理价值。

2、光功率下降

具体的原因：

1）激光器本身老化;

2）激光器偏流电路出问题。

解决问题方式：保证偏流电路正常情况下，适当提高激光器偏流。

3、 AGC电路失去控制，产生报警。

现在的光发射机都有AGC 控制电路，一般是从末级放大器的输出端取出一部分信号经过峰值检波.直流放大去控制由 PIN 二极管組成的电调谐器。AGC 增益失去控制，一般有几种情况：

1）PIN 电调谐二极管坏;

2）PIN 二极管上的控制电压没有被加上;

3）末级取样电路出问题;

4）通往前面板的控制线断，或者前面板的控制开关出问题。

4、电源问题

一般情况是加不上电，或者部分供电不正常。此时分两种情况：

1）开关电源问题;

2）光发射机其他线路问题。处理方法：断开一切负载，用万用表测量开关电源本身的供电电压，如果不正常，就是开关电源本身有问题，还有一种情况是开关电源带载能力不行，这要根据实际情况而定。

六、结束语

了解和掌握光发射机的组成、工作原理和性能参数，对于有线电视技术人员非常重要，现在国外、国内生产光发射机的厂很多，光发射机品牌类别更多，性能指标和单机价格也相差很大，进行合理选型对保证光纤网质量和降低建网成本有较大好处。较高的性能价格比、可靠质量保证体系、良好的售后服务保障是选择光设备应遵循的原则。

参考文献

[1] 袁国良《光纤通信原理》出版社： 清华大学出版社  2004

[2] 廖延彪《光纤光学》出版社：清华大学出版社  2000年

[3] 原荣《光纤通信》出版社：电子工业出版社  2006年

[4] 刘洪才《广播发射与卫星传输理论基础》出版社：中国广播电视 2002年

作者简介：杨青峰，1970年5月，男，山东新泰人，大学学历，副教授，山东工业职业学院电气学院，主要研究方向：自动化

（山东工业职业学院电气学院）