1310nm波长光发射机的原理与维护

1310nm波长的激光，一般都采用直接强度调制技术，其核心部件是DFB激光器组件；此外还有电源、激光器偏置电路、激光器慢起动电路、失真补偿及驱动电路、功率控制及致冷控制电路、过载保护及过驱动保护电路、光检测电路等。在直接调制光发射机中，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。为了激光器的稳定工作，ATC是必须的，一般把激光器管芯的温度控制在25℃；激光器的发光功率和非线性失真依赖于偏置电流，因此偏流控制与预失真补偿是光发射机中的关键部件；光发射机的载噪比和非线性失真指标取决于光调制度，因此光调制度的自动控制也是优良的光发射机所必须的。

在直接强度调制过程中，随着射频信号强度的变化，光频率（或波长）也变化，是附加的频率调制，这是不需要的调频效应，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的原因之一，因此直接调制光发射机的二次失真产物――特别是组合二阶失真（CSO）较多，C/CSO较低，大约60dB左右；此外直接调制光发射机输出的光功率也比较小，大多在20mW以下；以上是直接强度调制技术的不足之处，但是由于这种光发射机结构简单、制造成本较低，在短距离光传输系统中得到了广泛的应用，在现今的有线网络中，1310nm光发射机系统占有超过50%的市场份额。

一、1310光发射机的原理

1.光发射机的结构

经济型光发射机占有近50%的市场份额，曾一度领导市场，这种光发射机一个最鲜明的特征就是在保证整机基本指标的前提下，采用低档的元器件，简单的控制技术，成本相对较低，价格也便宜。其常见结构如下：

（1）RF驱动电路。本部分电路包括电平检测、增益控制、功率放大、预失真电路。功率放大一般采用单模块功率倍增放大，因增益较低，一般都要求高电平输入；也有些产品采用双模块放大，前面一级为推挽放大，末级为功率倍增模块，放大增益较高，因而需要较低的电平输入。电平检测一般都采用-20dB检测口，因检测口的取值位置不同，标称值会有差异，应仔细阅读随机附件产品说明书。增益控制部分一般都采用简单的可调衰减器，通过检测口的读数指示，调整可调衰减器即可实现RF驱动的增益控制；实际有些产品的RF检测口平坦度及衰减值并不理想，这时参照检测口就失去了基准，最好是外加可调衰减器，光发射机需要多少电平输入就调节到多少，然后直接输入光发射机即可。预失真电路是光发射机中的关键电路，早期的光发射机在采购光发射机激光器模块时一并采购与本激光器模块对应的预失真电路（一般一种功率输出的激光器对应一种与之相适应的预失真电路板），后来的产品都采用一种电路，自己调整，其补偿效果并不理想，尤其是一些生产检测条件相对落后的小企业，该电路并不能实现很好的补偿。

（2）激光器组件。激光器组件是光发射机的心脏，其材料成本占光发射机的总材料成本的60%―90%（采用低价的激光器，其成本比重就低，采用优质、高价的激光器，材料成本要占到90%左右），本种机型的光发射机一般都采用经济型组件，市场上的激光器模块有数种品牌，即使是同一品牌，也有几种价位差别较大的组件供厂家选用，尤其是近几年，激光器组件已经实现了国产化，价格相对较低，更促进了经济型光发射机的市场发展，该种机型占有较大的市场份额，尤其是一些小网络，只看重价格， 不计较质量（其实有些用户是无法辨别质量好坏的，为了防止高价买低质的产品，就一味的压价，也促进了低质光发射机的泛滥），一味追求低价，与目前市场形势相适应，市场上就有许多绝对低价的光发射机供用户选择，到底质量怎么样是不言而喻的。实际上要想降低光发射机的成本，只有两个入口点，一是功率放大模块，采用低指标的放大模块，甚至是国产模块、二手模块，在一定程度上会降低光发射机的成本；二是激光器组件，除了选用经济型低价组件外，有些厂家也会采有二手组件，甚至是小马拉大车――调高激光器的功率输出，以此来达到降低成本的目的。正因为光发射机的成本构成较复杂，用户又不能正确识别产品的质量，因此为了网络的健康发展，用户在选用光发射机时一定认准品牌，选用重信誉、服务好的厂家的产品。

（3）辅助控制电路。ATC、APC控制电路是除预失真补偿电路以外的另一重要电路，它是光发射机正常工作的基础。不同厂家的产品，ATC、APC的技术含量是不一样的。如果说原材料成本，这两部分的材料成本是相当低的，但却有相当的技术含量，要评价该功能电路的好坏，只能用控制精度来表征；另外，电路的工作稳定性也是一个重要的指标。该机型ATC控制电路一般都采用单向控制，即只用致冷器的致冷散热，开机时温度的上升靠激光器工作产生的热量来维持，实质上，无论是经济型机型，还是专业型机型都应采用双向温控为最好，但经济机型基本上都采用单向温控。APC控制电路维持激光器组件的光功率恒定，应该说低档机型和高档机型，该部分电路几乎差别不大。但是不同厂家的产品就有较大的差异。与ATC一样该部分电路也从控制精度和工作稳定性来衡量它的好坏。除了ATC、APC电路以外，一系列针对激光器的保护电路应全都具备，但有相当一部分经济机型并不具备这个功能。

（4）人机接口。微处理器可以说是人机接口的重要器件，由微处理器其附属功能电路构成的自动监控电路，能实现精确的监控光输出功率及激光器的各项工作状态，并通过前面板的LCD或VFD显示器，精确显示设备的各项工作状态参数；另外，一般光发射机都具有RS232网管接口，有些还具有R3―485接口，能方便的实现网络监控。为了在整体外观上给人一种耳目一新的感觉，人机接口界面都是豪华型设计。

二、光发射机的维护

有很多时候，我们会把光功率的下降和光接收机输出电平的降低误判为光设备故障，实际是光纤活动连接头被尘土或污垢污染所致，只需对光纤活动连接头进行适当的清洗维护，即可排除故障。下面简单介绍一下光纤活动连接头的清洗维护操作方法。

1.关闭光发射机电源，从适配器上小心地旋下光纤活动连接头，严禁带光的光纤活动连接头对准人体或人眼，以免对人体造成伤害。

2.用质地良好的擦镜纸或医用脱脂棉蘸无水酒精小心进行清洗；如用脱脂棉蘸无水酒精清洗，清洗完毕后，还需等待1~2分钟，让活动连接头表面晾干。

3.将清洗完的光纤活动连接头接入光功率计，测量输出光功率，以确认光纤活动连接头已被清洗干净。

4.洗干净的光纤活动连接头接回适配器时，应注意用力适当，以免用力过猛使适配器内的陶瓷管破裂。

5.光纤活动连接头清洗后，输出光功率还不正常，此时应卸下适配器，旋下机内的另一个连接头对其进行清洗；如清洗完后，光功率仍偏低，此时可能适配器内部已被污染，应对适配器进行清洗。（注意：拆卸适配器时应小心操作，以免损伤机内光纤。）

6.适配器清洗时可用专用的压缩空气或脱脂酒精棉条进行清洗。用压缩空气清洗时，用压缩空气罐的喷嘴对准适配器的陶瓷管，把压缩空气吹入陶瓷管进行清洗；用脱脂酒精棉条清洗时，把酒精棉条小心穿入陶瓷管内进行清洗。注意酒精棉条的穿入方向应始终一致，否则可能无法到达理想的清洗效果。