光發射機的主要原理與維護

摘 要：簡單地介紹光發射機各個組成部分及技術指標，討論了光纖數據傳輸中1310nm光發射機光纖通信系統在系統中的具體應用。

關鍵詞：光傳輸;光發射機;光接收機;光分路器;光前電纜

一、1310nm光發射機的原理

1310nm波長的激光，采用直接強度調制技術，其核心部件是DFB激光器組件;電源、激光器偏置、激光器慢起動、失真補償及驅動、功率控制及致冷控制、過載保護及過驅動保護、光檢測電路等。射頻信號經過RF放大，電控衰減和預失真補償后，直接驅動激光器，使得光輸出強度隨著射頻信號強度的變化而變化。光發射機的載噪比和非線性失真指標取決于光調制度。在直接強度調制過程中，隨著射頻信號強度的變化，光頻率也變化，是附加的頻率調制，這些附加頻率的光在光纖中傳輸時會引起色散，是光傳輸系統非線性失真原因，因此直接調制光發射機的二次失真產物—組合二階失真（CSO）較多，C/CSO較低，大約60dB;輸出的光功率比較小，在20mW以下;這種光發射機結構簡單、制造成本低，現今的有線網絡，1310nm光發射機系統占有超過50%的市場份額。

二、原理簡圖

三、光發射機的技術指標

四、光發射機的調試

光發射機是高檔專業設備，必須由專業技術人員進行操作，其具體調試步驟如下。

1、將發射機裝入前端機柜并固定，把機殼可靠接地，在設備加電工作前，應先確認機殼和電源插座已可靠接地（接地電阻應小于4Ω），以免靜電損壞激光器件，并防止機殼帶電而對人體造成傷害。為了確保設備能長期穩定工作，在電網電壓不穩定或電壓波形較差的地區，建議用戶配備專用的交流穩壓電源;在環境溫度變化太大或機房環境較差（設備的理想工作環境是25℃）的地區，用戶有必要為設備配備專用的空調設備，以改善設備的工作環境。

2、打開機器電源，調節前面板上的狀態按鈕，查看設備的工作參數，確認設備已進入正常工作狀態。

3、用標準光纖測試跳線把光功率計連接到光發射機的光信號輸出端，測量設備的輸出光功率，并確認其輸出光功率和前面板顯示的數值相同，且已達到標準值;在測量光功率時應確認光功率計置于1310nm/1550nm波長的測量檔，確認光纖測試跳線為匹配的標準測試跳線，各活動接頭的表面無污染。（在光發射機工作時，位于后面板的光纖適配器內有不可見的激光束輸出，應避免光信號對準人體，更不能用肉眼直視光輸出口，以免對人體、人眼造成永久性傷害）。

4、用場強儀或頻譜分析儀測量輸入射頻信號的電平，確認輸入射頻信號符合光發射機的輸入要求，把射頻信號連接到光發射機的射頻輸入端。

5、根據設備的實際情況，設置好AGC和MGC的控制狀態。

6、再次測量光輸出功率，確認光輸出功率正常后，撤去標準光纖測試跳線和光功率計，將設備接入網絡。在安裝光纖活動接頭時，用力應適當，否則可能會導致適配器陶瓷管碎裂。

五、常見故障分析及檢修

1、 TV 口輸出后電視畫面質量不佳

首先準確判斷故障產生的部位，先將光發射機測試口的 RF 信號引入 TV 口，如果電視畫面出現上述現象，可大致判斷放大模塊有問題。進一步的做法：將射頻放大電路與光發射機其他電路隔離開，將放大信號適當的衰減處理后引入電視，這時電視畫面依然沒有大的改觀，可判斷是放大模塊出問題，當然還有個前提條件，放大模塊 +24V 供電必須正常。還有一種是激光器出了問題。筆者在維修過程中一般的做法是：將激光器的射頻激勵口斷開，將射頻信號直接引入電視機，如果電視畫面沒有問題，也不能下定論是激光器壞，要對激光器周圍的匹配電路分析，主要是激光器偏流電路和恒溫電路，如果電路沒有問題可以斷定是激光器壞，此時光發機整機也就失去修理價值。

2、光功率下降

具體的原因：

1）激光器本身老化;

2）激光器偏流電路出問題。

解決問題方式：保證偏流電路正常情況下，適當提高激光器偏流。

3、 AGC電路失去控制，產生報警。

現在的光發射機都有AGC 控制電路，一般是從末級放大器的輸出端取出一部分信號經過峰值檢波.直流放大去控制由 PIN 二極管組成的電調諧器。AGC 增益失去控制，一般有幾種情況：

1）PIN 電調諧二極管壞;

2）PIN 二極管上的控制電壓沒有被加上;

3）末級取樣電路出問題;

4）通往前面板的控制線斷，或者前面板的控制開關出問題。

4、電源問題

一般情況是加不上電，或者部分供電不正常。此時分兩種情況：

1）開關電源問題;

2）光發射機其他線路問題。處理方法：斷開一切負載，用萬用表測量開關電源本身的供電電壓，如果不正常，就是開關電源本身有問題，還有一種情況是開關電源帶載能力不行，這要根據實際情況而定。

六、結束語

了解和掌握光發射機的組成、工作原理和性能參數，對于有線電視技術人員非常重要，現在國外、國內生產光發射機的廠很多，光發射機品牌類別更多，性能指標和單機價格也相差很大，進行合理選型對保證光纖網質量和降低建網成本有較大好處。較高的性能價格比、可靠質量保證體系、良好的售后服務保障是選擇光設備應遵循的原則。

參考文獻

[1] 袁國良《光纖通信原理》出版社： 清華大學出版社? 2004

[2] 廖延彪《光纖光學》出版社：清華大學出版社? 2000年

[3] 原榮《光纖通信》出版社：電子工業出版社? 2006年

[4] 劉洪才《廣播發射與衛星傳輸理論基礎》出版社：中國廣播電視 2002年

作者簡介：楊青峰，1970年5月，男，山東新泰人，大學學歷，副教授，山東工業職業學院電氣學院，主要研究方向：自動化

基金項目：2020年度山東工業職業學院教科研項目“弘揚工匠精神，提升專業技能，職業技能競賽促進職業教育教學改革研究”立項，項目編號202003

（山東工業職業學院電氣學院）