【正文】 光器的信號電流隨 m值的增大而增加 ， 可能偶然延伸到 LD的閾值以下或超過功率特性曲線的線性部分 ， 引起削波 (削底和限頂 )效應 ， 如圖 ， 因而產生信號失真 。 由于多路 RF信號的疊加具有隨機性 ， 當 N很大時 ， 服從高斯分布 ， 產生過大信號的概率很小 。 分析計算表明 ， CSO和 CTB是參數(shù) μ=m 和 N十分復雜的函數(shù) ， m為調制指數(shù) ，N為頻道總數(shù) 。 2N圖 激光器的削波效應 削波部分 Ib Ith I P 輸出功率 線性 分析計算表明 ， CSO和 CTB是參數(shù) μ= 和 N十分復雜的函數(shù) ， m為調制指數(shù) ， N為頻道總數(shù) 。 2NN 圖 (a)和 (b)分別示出 N=47和 N=59時 CSO, CTB與 μ和 m的關系曲線 。 由圖可見 ， 為保證 CSO≤65 dBc和 CTB≤65 dBc，μ值不應大于 ， m≤。 圖 CSO、 CTB與光調制指數(shù)的關系 COS CTB COS CTB m m ??(a) (b) CSO,CTB/dBc CSO,CTB/dBc 由圖 ， 當 μ≥ 時 ， CSO, CTB與 N幾乎無關 。 (3) 采用外調制技術，把光載波的產生和調制分開。這樣， 光源譜線不會因調制而展寬，沒有附加的線性調頻 (啁啾， chirp)產生的信號失真， 因而改變了 CSO和 CTB。 圖 CSO和 CTB與頻道數(shù)的關系 ? = ? = ? = ? = ? = ? = ? = ? = 10 10 30 30 50 50 70 70 90 90 頻道數(shù) 頻道數(shù) （ a ） （ b） CSO/dBc CTB/dBc 1. 光發(fā)射機 對殘留邊帶 — 調幅光發(fā)射機的基本要求是： ? 輸出光功率要足夠大 ， 輸出光功率特性 (PI)線性要好 ? 調制頻率要足夠高 ， 調制特性要平坦； ? 輸出光波長應在光纖低損耗窗口 ， ? 溫度穩(wěn)定性要好 。 VSBAM光發(fā)射機 的構成示于圖 。 輸入到光發(fā)射機的電信號經(jīng)前饋放大器放大后 ， 受到電平監(jiān)控 ， 以電流的形式驅動激光器 。 LD輸出特性要求是線性的 ， 但在實際電 /光轉換過程中 ， 微小的非線性效應是不可避免的 ， 而且要影響系統(tǒng)的性能 。 所以 優(yōu)質的光發(fā)射機都要進行預失真控制 。 方法是加入預失真補償電路(預失真線性器 )。 預失真補償電路 實際上是一個與激光器的非線性相反的非線性電路 ， 用來補償激光器的非線性效應 ， 以達到高度線性化的目的 。 為保證輸出光的穩(wěn)定 ， 通常采用制冷元件和熱敏電阻進行溫度控制 。 同時用激光器的后向輸出通過 PINPD檢測的光電流實現(xiàn)自動功率控制 。 為抑制光纖線路上不均勻點 (如連接器 )的反射 ， 在LD輸出端設置光隔離器 。 圖 VSBAM光發(fā)射機的構成 前饋放大器電控衰減器電平檢測寬帶驅動與預失真補償自動功率控制P I N LD→隔離器雙向溫控致冷器熱敏電阻偏流指示光纖溫度致冷電流光功率指示激光器組件 正確選擇光發(fā)射機對系統(tǒng)性能和 CATV網(wǎng)的造價都有重大意義 。 目前可供選擇的光發(fā)射機有： (1) 直接調制 1310 nm分布反饋 (DFB)激光器光發(fā)射機 ， 如圖 圖 直接調制 DFB光發(fā)射機方框圖 C S O熱 敏 電 阻C T B預失真控制微型計算機/ 控制器光輸出1 3 1 0D F B 激光器dc 電源與通信接口RF 功率檢測器R F 監(jiān)視點RF 輸入圖 外調制 DFB光發(fā)射機方框圖 1 5 5 0 D F B激光器L i N b O3調制器S B S預 失 真線 性 器微型計算機/ 控制器光纖 2 輸出RF 監(jiān)視點RF 輸入RF 功率檢測器光纖 1 輸出 (2) 外調制 1550 nm分布反饋 (DFB)激光器光發(fā)射機 ， 如圖 圖 外調制 YAG光發(fā)射機方框圖 微 型 計 算 機 / 控 制 器光功率調 節(jié)N d : Y A G激光器監(jiān)視器接收機光纖 1 輸出光纖 2 輸出光監(jiān)視點光監(jiān)視點互 調 控 制 器預失真線性器RF驅動偏 置 驅 動Li N b O3調制器光分路器R S 4 8 5通信RF 輸入 (3) 外調制摻釹釔鋁石榴石 (Nd: YAG)固體激光器光發(fā)射機 ， 如圖 。 直接調制 1310 nm DFB光發(fā)射機是目前 CATV光纖傳輸網(wǎng)特別是分配網(wǎng)使用最廣泛的光發(fā)射機 。 原因是這種光發(fā)射機發(fā)射光功率高達 10 mW, 傳輸距離可達 35 km, 而且性能良好 ， 價格比其他兩種光發(fā)射機便宜 。 這種良好性能來自 DFB激光器這種單模激光器 ， 其譜線寬度非常窄 。 外調制 YAG光發(fā)射機 主要由 YAG激光器 、 電光調制器 、 預失真線性器 和 互調控制器構成 。 缺點是 : ? 設備較大 ? 技術較復雜 ? 這種光發(fā)射機主要用于 CATV干線網(wǎng) ， 也可以用于分配網(wǎng) 。 預失真線性器作為調制器的驅動電路 ， 互調控制器實際上是一個自動預失真控制器 。 波長為 1310 nm外調制 YAG光發(fā)射機發(fā)射光功率高達 40 mW以上 ， 相對強度噪聲 (RIN)低到 165 dB/Hz， 信號失真性能極好 。 外調制 1550 nm DFB光發(fā)射機結合了直接調制 1310 nm DFB光發(fā)射機和外調制 YAG光發(fā)射機的優(yōu)點 。 這種光發(fā)射機采用 DFBLD作光源 ， 用電流直接驅動 ， 因而與 1310 nm DFB光發(fā)射機同樣 具有小型 、 輕便等優(yōu)點 。 采用外調制技術 ， 又與外調制 YAG光發(fā)射機同樣具有極好的信號失真性能 。 雖然外調制 1550 nm DFB光發(fā)射機的 發(fā)射光功率只有 2～ 4 mW， 但是這種缺點是可以克服和彌補的 。 目前 1550 nm摻鉺光纖放大器 (EDFA)已經(jīng)投入實用 ， 使用EDFA可以把弱小的光信號放大到 50 mW以上 。 另一方面 ， 1550 nm的光纖損耗比 1310 nm的低 。 外調制1550 nm DFB光發(fā)射機和 EDFA組合提供了一個具有長距離傳輸潛力的光發(fā)射源 ， 但由于 EDFA要產生噪聲 ， 所以 這種組合的載噪比 (CNR)不能和直接調制 1310 nm DFB光發(fā)射機或外調制YAG光發(fā)射機的性能相匹敵 。 外調制 1550 nm DFB光發(fā)射機和 EDFA結合 ， 在兩個重要場合特別適用 。 主要應用是取代微波和強化前端 (Headend)所要求的超長傳輸距離 。 但這時必須采用復雜的抑制受激布里淵散射 (SBS)才能發(fā)揮作用 。 SBS是一種依賴光功率的非線性效應 ， 這種效應隨光纖長度的增長而明顯增加 ， 所以必須進行補償 。 另一個重要應用是在密集結構的結點上 ， 這種結構需要高功率以分配給多個光分路 。 在這種場合就不存在 SBS的限制了 。 2. 對 VSBAM ? 在一定輸入功率條件下 ， 有足夠大的 RF輸出和盡可能小的噪聲 ， 以獲得大 CNR或 SNR； ? 要有足夠大的工作帶寬和頻帶平坦度 ， 因而要采用高截止頻率的光檢測器和寬帶放大器 。 圖 VSBAM光接收機的構成 阻抗匹配P I N前置放大電控衰減AGC主 放 大 器光纖 VSBAM光接收機的構成 如圖 。 PINPD把光信號轉換為電流 ， 前置放大器大多采用能把信號電流變換為電壓的跨阻抗型放大器 ， 主放大器設有自動增益控制 (AGC)。 用 PINPD的光接收機輸出信號電壓 U(V)和輸入平均光功率 P0(W)的關系為： 式中 , ρ為光檢測器響應度 (A/W)， m為調制指數(shù) ， G1為前置放大器的變換增益 (V/A)， G2為主放大器的電壓增益 。 2210 GmGPU ??（ ） 光鏈路性能 由光發(fā)射機 、 光纖線路和光接收機構成的基本光纖通信系統(tǒng) ， 作為一個獨立的 “ 光信道 ” ， 在工程上一般稱為 光鏈路 。 光鏈路性能通常用在規(guī)定 CSO和 CTB的條件下 ， 載噪比 CNR與光鏈路損耗 αL的關系表示 ， αL=Pt P0, α和 L分別為光鏈路的平均損耗系數(shù)和傳輸長度 ， Pt和 P0分別為平均發(fā)射光功率和平均接收光功率 。 作為例子 , 圖 示 出外調制 YAG光發(fā)射機和 PINPD光接收機構成的光鏈路的 CNR與光鏈路損耗的關系 ， 傳輸 80個頻道(NTSCM)NTSC：美國國家電視系統(tǒng)委員會的正交平衡調幅制 。 光發(fā)射機 RF輸入電平為 18～ 33 dBmv,工作帶寬為 45～ 750 MHz, 發(fā)射光功率為 13 dBm， 調制指數(shù)為 %， 光波長為 1310 nm。 由圖 ， 當光鏈路損耗為 10 dB(相當于接收光功率 3 dBm)時 ， CNR=53 dB， 并隨光鏈路損耗的增加而減小 。 如果增加調制指數(shù) ， 使 CNR改善 2 dB, CTB將從 65 dBc劣化為 dBc。 圖 外調制 YAG光鏈路性能 10 12 14 16 18 46 44 48 50 52 54 56 40 60 110 頻道 +4 +2 dB CTB=65 光鏈路損耗 /dB CNR/dB CTB=60