光發(fā)射機(jī)的主要原理與維護(hù)

摘 要：簡(jiǎn)單地介紹光發(fā)射機(jī)各個(gè)組成部分及技術(shù)指標(biāo)，討論了光纖數(shù)據(jù)傳輸中1310nm光發(fā)射機(jī)光纖通信系統(tǒng)在系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：光傳輸;光發(fā)射機(jī);光接收機(jī);光分路器;光前電纜

一、1310nm光發(fā)射機(jī)的原理

1310nm波長(zhǎng)的激光，采用直接強(qiáng)度調(diào)制技術(shù)，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(dòng)、失真補(bǔ)償及驅(qū)動(dòng)、功率控制及致冷控制、過(guò)載保護(hù)及過(guò)驅(qū)動(dòng)保護(hù)、光檢測(cè)電路等。射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)RF放大，電控衰減和預(yù)失真補(bǔ)償后，直接驅(qū)動(dòng)激光器，使得光輸出強(qiáng)度隨著射頻信號(hào)強(qiáng)度的變化而變化。光發(fā)射機(jī)的載噪比和非線性失真指標(biāo)取決于光調(diào)制度。在直接強(qiáng)度調(diào)制過(guò)程中，隨著射頻信號(hào)強(qiáng)度的變化，光頻率也變化，是附加的頻率調(diào)制，這些附加頻率的光在光纖中傳輸時(shí)會(huì)引起色散，是光傳輸系統(tǒng)非線性失真原因，因此直接調(diào)制光發(fā)射機(jī)的二次失真產(chǎn)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(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低，現(xiàn)今的有線網(wǎng)絡(luò)，1310nm光發(fā)射機(jī)系統(tǒng)占有超過(guò)50%的市場(chǎng)份額。

二、原理簡(jiǎn)圖

三、光發(fā)射機(jī)的技術(shù)指標(biāo)

四、光發(fā)射機(jī)的調(diào)試

光發(fā)射機(jī)是高檔專業(yè)設(shè)備，必須由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行操作，其具體調(diào)試步驟如下。

1、將發(fā)射機(jī)裝入前端機(jī)柜并固定，把機(jī)殼可靠接地，在設(shè)備加電工作前，應(yīng)先確認(rèn)機(jī)殼和電源插座已可靠接地（接地電阻應(yīng)小于4Ω），以免靜電損壞激光器件，并防止機(jī)殼帶電而對(duì)人體造成傷害。為了確保設(shè)備能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，在電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定或電壓波形較差的地區(qū)，建議用戶配備專用的交流穩(wěn)壓電源;在環(huán)境溫度變化太大或機(jī)房環(huán)境較差（設(shè)備的理想工作環(huán)境是25℃）的地區(qū)，用戶有必要為設(shè)備配備專用的空調(diào)設(shè)備，以改善設(shè)備的工作環(huán)境。

2、打開機(jī)器電源，調(diào)節(jié)前面板上的狀態(tài)按鈕，查看設(shè)備的工作參數(shù)，確認(rèn)設(shè)備已進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

3、用標(biāo)準(zhǔn)光纖測(cè)試跳線把光功率計(jì)連接到光發(fā)射機(jī)的光信號(hào)輸出端，測(cè)量設(shè)備的輸出光功率，并確認(rèn)其輸出光功率和前面板顯示的數(shù)值相同，且已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值;在測(cè)量光功率時(shí)應(yīng)確認(rèn)光功率計(jì)置于1310nm/1550nm波長(zhǎng)的測(cè)量檔，確認(rèn)光纖測(cè)試跳線為匹配的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試跳線，各活動(dòng)接頭的表面無(wú)污染。（在光發(fā)射機(jī)工作時(shí)，位于后面板的光纖適配器內(nèi)有不可見的激光束輸出，應(yīng)避免光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)人體，更不能用肉眼直視光輸出口，以免對(duì)人體、人眼造成永久性傷害）。

4、用場(chǎng)強(qiáng)儀或頻譜分析儀測(cè)量輸入射頻信號(hào)的電平，確認(rèn)輸入射頻信號(hào)符合光發(fā)射機(jī)的輸入要求，把射頻信號(hào)連接到光發(fā)射機(jī)的射頻輸入端。

5、根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況，設(shè)置好AGC和MGC的控制狀態(tài)。

6、再次測(cè)量光輸出功率，確認(rèn)光輸出功率正常后，撤去標(biāo)準(zhǔn)光纖測(cè)試跳線和光功率計(jì)，將設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。在安裝光纖活動(dòng)接頭時(shí)，用力應(yīng)適當(dāng)，否則可能會(huì)導(dǎo)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(zhì)量不佳

首先準(zhǔn)確判斷故障產(chǎn)生的部位，先將光發(fā)射機(jī)測(cè)試口的 RF 信號(hào)引入 TV 口，如果電視畫面出現(xiàn)上述現(xiàn)象，可大致判斷放大模塊有問(wèn)題。進(jìn)一步的做法：將射頻放大電路與光發(fā)射機(jī)其他電路隔離開，將放大信號(hào)適當(dāng)?shù)乃p處理后引入電視，這時(shí)電視畫面依然沒有大的改觀，可判斷是放大模塊出問(wèn)題，當(dāng)然還有個(gè)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(wèn)題。筆者在維修過(guò)程中一般的做法是：將激光器的射頻激勵(lì)口斷開，將射頻信號(hào)直接引入電視機(jī)，如果電視畫面沒有問(wèn)題，也不能下定論是激光器壞，要對(duì)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(wèn)題可以斷定是激光器壞，此時(shí)光發(fā)機(jī)整機(jī)也就失去修理價(jià)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(wèn)題。

解決問(wèn)題方式：保證偏流電路正常情況下，適當(dāng)提高激光器偏流。

3、 AGC電路失去控制，產(chǎn)生報(bào)警。

現(xiàn)在的光發(fā)射機(jī)都有AGC 控制電路，一般是從末級(jí)放大器的輸出端取出一部分信號(hào)經(jīng)過(guò)峰值檢波.直流放大去控制由 PIN 二極管組成的電調(diào)諧器。AGC 增益失去控制，一般有幾種情況：

1）PIN 電調(diào)諧二極管壞;

2）PIN 二極管上的控制電壓沒有被加上;

3）末級(jí)取樣電路出問(wèn)題;

4）通往前面板的控制線斷，或者前面板的控制開關(guān)出問(wèn)題。

4、電源問(wèn)題

一般情況是加不上電，或者部分供電不正常。此時(shí)分兩種情況：

1）開關(guān)電源問(wèn)題;

2）光發(fā)射機(jī)其他線路問(wèn)題。處理方法：斷開一切負(fù)載，用萬(wàn)用表測(cè)量開關(guān)電源本身的供電電壓，如果不正常，就是開關(guān)電源本身有問(wèn)題，還有一種情況是開關(guān)電源帶載能力不行，這要根據(jù)實(shí)際情況而定。

六、結(jié)束語(yǔ)

了解和掌握光發(fā)射機(jī)的組成、工作原理和性能參數(shù)，對(duì)于有線電視技術(shù)人員非常重要，現(xiàn)在國(guó)外、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)光發(fā)射機(jī)的廠很多，光發(fā)射機(jī)品牌類別更多，性能指標(biāo)和單機(jī)價(jià)格也相差很大，進(jìn)行合理選型對(duì)保證光纖網(wǎng)質(zhì)量和降低建網(wǎng)成本有較大好處。較高的性能價(jià)格比、可靠質(zhì)量保證體系、良好的售后服務(wù)保障是選擇光設(shè)備應(yīng)遵循的原則。

參考文獻(xiàn)

[1] 袁國(guó)良《光纖通信原理》出版社： 清華大學(xué)出版社? 2004

[2] 廖延彪《光纖光學(xué)》出版社：清華大學(xué)出版社? 2000年

[3] 原榮《光纖通信》出版社：電子工業(yè)出版社? 2006年

[4] 劉洪才《廣播發(fā)射與衛(wèi)星傳輸理論基礎(chǔ)》出版社：中國(guó)廣播電視 2002年

作者簡(jiǎn)介：楊青峰，1970年5月，男，山東新泰人，大學(xué)學(xué)歷，副教授，山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院電氣學(xué)院，主要研究方向：自動(dòng)化

基金項(xiàng)目：2020年度山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院教科研項(xiàng)目“弘揚(yáng)工匠精神，提升專業(yè)技能，職業(yè)技能競(jìng)賽促進(jìn)職業(yè)教育教學(xué)改革研究”立項(xiàng)，項(xiàng)目編號(hào)202003

（山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院電氣學(xué)院）