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目录第一章光纤传输基础................................................2一、光纤传输与电缆传输相比的主要特点.........................................................2二、光传输无源器件.............................................................................................31、光分路器....................................................................................................32、光纤活动连接器........................................................................................3三、光波分复用器.................................................................................................5第二章有源器件......................................................7一、内调光发射机.................................................................................................7二、直调发射机原理图.........................................................................................9三、外调发射机原理图.........................................................................................9四、EDFA............................................................................................................10五、光开关...........................................................................................................13六、光接收机的分析...........................................................................................14七、光接收机及电缆放大器的原理及方框图（TBF1000）...........................16八、干线放大器...................................................................................................172/18第一章光纤传输基础一、光纤传输与电缆传输相比，主要有以下特点：1、损耗小，适合远距离传输。光纤的传输损耗很小，目前单模光纤（G652）分A、B、C、D，广电多用B光纤，在1310nm波长损耗在0.35dB/km加熔接0.4dB/km左右，在1550nm波长的损耗只有0.2dB/km加熔接0.25dB/km左右。大概是同轴电缆每千米损耗的1%。用光纤构成有线电视网，1310nm可实现40km无中继，1550nm可实现无中继80km。另外，光纤损耗几乎不随温度和工作频带内频率变化而变化，因而不需要进行温度补偿和频率均衡。2、频带宽，容量大。光纤传输系统的频带宽，多模光纤的频带在几百MHz以上，单模光纤的带宽十几千MHz，通过一根光纤可传几十路、上百路的电视信号（8MHz一路）。目前光纤多路电视传输系统的频率范围为40MHz~1GHz。3、传输质量高。由于光纤传输不像同轴电缆需要相当多的中继放大器，因而没有噪声和非线性失真叠加。另外，光频噪声以及光纤传输系统的非线性失真很小，不需要频率均衡，所以光纤多路电视传输系统的信噪比、交调、互调等性能指标都较高。加上光纤系统的抗干扰性能强，基本上不受外界温度变化的影响。3/184、抗干扰能力强，保密性好。因为光纤的材料是石英，传输的信号是光信号，不受外界电磁波、静电、雷电以及地电位的干扰。另外，由于它不存在电磁泄露，传输信号不易窃取。5、施工容易，维护简单。因光纤系统有源设备少，调试简单，利用EPON设备，有了回传通道，很方便实现网络管理系统。二、光传输无源器件1、光分路器光分路器又称分光器或光纤耦合器，在有线电视光缆传输中用于分配光信号。它能够按照选定的功率比例将一路光信号分配为两路或两路以上的光信号。光分路器的分光比一般用百分数表示，代表某一输出端口的输出功率占总输出功率的百分比。光分路器可分为单模、多模，从波长响应特性来分，可分为1310nm、1550nm常规型，双波长型及宽带分路器（PLC）。目前有线电视系统常用的是单模1310nm或1550nm常规型光分路器，我公司使用的光分路器为1310nm、1490nm、1550nm，其带宽为±20nm。2、光纤活动连接器光纤活动连接器用于设备（如光端机、光测试仪表等）与光纤之间的连接、光纤与光纤之间的连接，或光纤与其他无源器件的连接，4/18是组成光纤网络传输系统不可缺少的一种无源器件。对光纤连接器的要求是低的插入损耗和高的反射损耗。在光路中通常有两种连接方式：光纤与光纤之间采用的熔接方式称为固定连接；光纤与设备、设备与设备之间采用类似插头插座的各种标准的接头进行连接，称为活动连接。常用的连接器件有以下几种：①设备与设备之间使用跳线连接。光纤跳线由一段经过加强外封装的光纤和两端已与光纤连好的活动接头构成。两端的活动接头可以是相同型号，也可以是不同型号。②光纤与设备之间采用尾纤、尾缆连接。尾纤指一端为活动接头，另一端为光纤的器件；尾缆是将若干根尾纤合在一起，加上外护套制成一端为光纤，另一端为若干个活动接头的器件。③光纤与光纤之间使用接续盒实现熔接。接续盒是专门用来保护固定接头的器件。光接续盒外部采用坚固密封的外壳，用于防风、防晒、抗冲击，内部设置有专门固定光缆加强件的装置，确保接头处具有足够的抗拉强度，内部还专门设置了安放、保护固定接头热缩管的装置和盘绕纤芯的托板，可将接续好的纤芯分层排列固定。另外，光分路器等小型无源器件也可以安装到接续盒内。光纤活动连接器的品种、型号很多。光纤连接器从光纤结构上分为单芯光纤用连接器和带装芯线用多芯连接器。单芯光纤连接器又有单模光纤和多模光纤用之分，依据光纤活动接头结构和形状，常分为FC、SC、ST等几种。依据光纤活动接头中光纤端面的形状，又分为PC型、APC型5/18和UPC型。PC型端面为球面，它使得两个光纤活动接头连接时，接触面集中在中央的光纤部分。一定的轴向力产生很大的轴向压强，反射损耗达35dB以上，一般测量仪器上多使用PC型接头。APC型端面为8°斜面，两个活动接头连接时，光纤的接触面加大，连接更加紧密，反射损耗达60dB以上，在有线电视光纤传输中采用最多。UPC型采用超平面连接，加工比较精密，两个活动头连接更加方便。代号端面处理方法后向反射损耗（dB）PC端面球面研磨半径为20mm40UPC端面球面研磨半径为13mm50APC端面8°角，并作球面研磨抛光60在使用的活动连接器订货时，型号的后面要加上/PC、/UPC、/APC，即有FC/PC、FC/UPC、FC/APC、SC/PC、SC/UPC、SC/APC等型号。三、光波分复用器光波分复用器又称为光合波/分波器，它是使两个或两个以上波长的光在同一根光纤中传输的无源器件。其作用是将不同波长的光信号复用在同一根光纤中传输或是将它们分离开。对其主要技术要求是波长隔离度要大于35dB，插入损耗要小于0.5dB。6/18光波分复用器分CWDM（粗波）、DWDM（密集波分）。按波长频率间隔与可容纳的波长数，如：0.2nm、0.4nm、0.8nm等。7/18第二章有源器件一、内调光发射机RF接口前馈放大器电控衰减器电平检测偏置、驱动预失真补偿APC自动功率控制偏流指示电源CPU微处理器DFB-LDPD耦合及隔离器ATC双向温控致冷器热敏电阻温度致冷电流光功率指示输出内调制光发射机的构成8/18光强度调制发射机的核心是DFB激光器组件。组件中除了激光器DFB-LD芯片外，还含有用于光功率探测（PD）与自动功率控制（APC）的光探测器（PIN）芯片，用于双向自动温度控制（ATC）的半导体制冷器和热敏电阻，用于减少外界回射影像的光隔离器与光纤耦合器部分和宽带阻抗匹配驱动及偏流与控制电路。除激光器组件外，光发射机中还有失真补偿网络、电源、显示、微电脑监测控制电路以及RF信号接口和光纤活性接头等。偏置电路为半导体激光器提供一最佳的偏置状态。对于模拟传输系统，要求半导体激光器的偏置在P-I特性曲线线性段的中心。对于数字传输系统要求有较高的消光比及较快的响应速度，不同速率的光发射机要求不同的偏置电流。由于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电路是光发射机中的关键部件。IP光强门限值电流9/18二、直调发射机原理图三、外调发射机原理图AGC输入监控预失真电路微处理器路液晶显示通信控制路激光器功率和温度控制RF输入uruDFB激光器LiNbO3调制器SBS抑制电路偏置控制路光探测器路端口2端口110/18四、EDFA1、EDFA在CATV中应用应注意的若干问题（1）EDFA的工作波段在1550nm上，所以，CATV系统前端的光发射机应工作在1550nm光波长上，EDFA为此才能起到光放大作用。（2）采用EDFA作光放大的系统中，其光发射机应采用外调制方式的光发射机。因为在1550nm波段上，普通单模光纤为非零色散点，其色散较大，直接调制下光发射机的激光器会产生“啁啾”效应使色散影响加大；由于EDFA的增益谱不平坦的影响，将使二阶失真CSO指标进一步恶化；再者，直接调制方式在1550nm波段上工作有先天性的不足，其载噪比（C/N）和二阶失真（CSO）指标不容易做得高。（3）当将光纤放大器用于多级串联时，光纤中的自发辐射（ASE）将逐级增大，从而引起噪声增大，载噪比降低。为此，需要将两台光放大器之间插入光滤波器或光隔离器，可有效防止自发辐射对降低载单泵浦EDFA工作原理输入端光隔离器#1合波器功率监测#1功率监测#2980nm泵浦光隔离器#2输出器微处理器掺铒光纤11/18噪比指标的影响。（4）由于在CATV分配系统中，对模拟信号的载噪比要求很高（50dB），为保证传输质量，一般在光链中使用的EDFA的输入光功率必须大于1mW。正因如此，在CATV系统中对EDFA的应用较多的是作高功率后级光放大或中继放大。（5）EDFA有一定的温度特性，随温度的升高，增益逐渐下降。实验表明，下降的速度为0.07dB/℃。因此，当EDFA放置在室外作中继器应用时，必须考虑其温度特性所带来的不稳定的影响，应配置完整的监控设备或合适的工作环境。（6）掺铒光纤放大器中的掺铒光纤对其放大特性起作重要的作用，若在掺铒光纤中再掺入少量的其它元素可以改善光放大器的一些技术参数，例如在掺铒光纤中掺入少量的铝元素后，其增益特性变得较为平坦，所以在选型光纤放大器时对其光特性中增益介质多加考虑，以满足工程设计要求。2、EDFA常用的同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦泵浦方式的小信号增益和噪声系数相差不大，其原因是三种泵浦方式都能够使整个光纤的铒离子处在完全反转状态，进而使信噪比劣化程度基本相同。