有线电视网络中的光发射机,按其调制方式不同,分为直接调制和外调制两种。直接调制光发射机多用于1310nm光纤系统,外调制光发射机多用于1550nm光纤系统。两种光发射机的核心部件是激光器。
光发射机的原理
1.直接调制激光发射机
(1)组成
直接调制光发射机的组成,除核心部件DFB激光器组件外,还有电源、激光器偏置电路、激光器慢起动电路、过载保护电路和驱动保护电路、功率控制和致冷控制电、光检测电路、失真补偿电路、光检测器(PIN)芯片(用于光功率检测和自动功率控制).用于双向自动温度控制(ATC)的半导体致冷器和热敏电阻等。
(2)工作过程
光发射机的输入信号是电视射频(RF)信号。在前端,多路RF信号经多路混合器混合成一路信号后,送人光发射机输入端,经过前置放大器放大后,进行电控衰减,并进行预失真补偿和自动功率电平控制,再驱动激光器芯片进行电,光调制,将电信号转变成光调制信号。输出端加一个光隔器,可大大减少由光缆传过来的光反射波对激光器的影响。光信号通过光活动接头送人光缆,通过光缆把光信号传送至各光点。
激光器的发射功率和非线性失真依赖于偏置电流(IO),故光发射机设置有激光器的偏置电路和预失真补偿电路,以保证非线性指标和发射输出的稳定。
若激光器温度升高,将使门限值增大,饱和输出光强下降.P-I特性曲线的直线段范围减小。为了保证光发射机始终正常工作,必须保证激光器在恒温(一般是25℃)条件下工作。光发射机内的双向自动温度控制(ATC)的半导体制冷器和热敏电阻,是用来保证激光器工作在25℃的恒温条件下。
光发射机中有微处理器,其芯片中存储有激光器的最佳工作状态数据,对激光器可进行慢起动并可以自动断开射频电视驱动电流,以保护激光器。光发射机前面板上的各种开关都是通过微处理器控制的。
温度的变化和器件的老化都会引起激光器阀值电流和光电转换效率的变化,若想精确控制激光器的光输出功率,应从两个方面着手解决:一是控制激光器的偏流,使其自动跟踪阀值电流的变化,保证激光器总是工作在最佳偏置状态;二是控制激光调制电流的幅度,使其自动跟随电、光转换效率变化而变化。
自动功率控制完成以上两项任务,以保证激光器输出精确光功率。
2、外调制光发射机
外调制光发射机由外调制器、激光器、激光控制电路、调制控制电路、微处理器、预失真电路、光检测器、RF信号衰减器、放大器、电源等组成。
3.直接调制和外调制两种光发射机的比较
直接调制型发射机多用于DFB激光器,DFB激光器线性好,可以不用预失真电路的补偿而获得较好的CTB值和cso值,但由于直接调制存在附加的频率调制,非线性失真指标(特别是cso值)很难做到很高。
这种发射机性能稳定,结构简章,价格低廉,所以被普遍选用。
直接调制型光发射机的功率一般不可太大,在18nW以内,因此,限制了传输距离,一般用于本地分配网和乡镇级1310nm光缆传输网。
1310nm光纤衰减是0.35dB/km.故最大传输距离不超过35km。
外调制光发射机输出功率大,可达2x20mW以上(两路输出),噪声小,又无类似LD的附加频率调制和光纤色散特性复合产生的cos失真。因此,常用于远距离传输或大型有线系统中。外调制光发射机一般用YAG激光器,YAG激光器采用外调制后,线性很差,必须使用预失真电路来补偿。由于其色散较少,故YAC光发射机很适合1550nm波长光纤网。1550nm光纤衰减小(0.25dB/km).所以.YAG光发射机可用超远距离传输。如外调制光发射机用在1310nm光纤网中,传输距离可达50km,也比直接调制型光发射机传输距离远。但外调制型光发射机价格高,近距离传输的光纾网很少选用外调制光发射的。