浅谈光纤系统中对光端机的认识

江鹏

（哈尔滨市磨盘山水库管理处，哈尔滨150000）

1 光端机的基本原理及组成

1.1 光发射机

光端机的首要组成部分是光发射机，其功能就是将由信息源输出的信号转换为光信号，并把这些光信号用耦合技术注入到光纤线路中。这种转换是通过对光源进行调制才得以实现的。光发射机的原理是：激光器受到偏置电流的影响，使其驱动电流大于阀值电流，由于输出光的功率和驱动电流基本上是成正比关系的，所以输出光信号反应成为输入电信号。在数字光发射机的实际应用过程中，通常把各个传输通道的不同业务信号聚集在一对或一根光纤中进行传输，从而使多路低速的数字信号转换成一路高速信号，充分发挥了光发射机的高效性。运行过程中，当遇到输入信号中断或光源失效等突发情况时，光发射机特有的电路会对视频、音频进行数据的采集和数字化，同时产生数据帧，将这些数据帧串行化后进行光波分复用，最后送给光纤。

1.2 光接收机

光端机的光接收机负责把经光纤传输后的光信号转换为电信号，由于这些光信号幅度被衰减，波形被展宽，故光接收机还要对其进行放大处理，恢复为原始的数字码流。光接收机的工作原理是：先对接收到的光波进行光电转化得到串行化的电信号，再对这些电信号进行串并转化处理得到并行化的电信号,这些电信号就是由视频、音频、数据等信号构成的数据帧。

1.3 模拟光端机和数字光端机

目前的光端机主要分为模拟光端机和数字光端机两种。模拟光端机是将要传输的电信号进行包括幅度、频率和相位等方面在内的调制，然后通过光发射机将调制好的电信号转换成光信号，经过光纤的传输，由接收端再将光信号还原成原始的电信号，并通过解调，还原出电信号包含的图像。模拟光端机是频分复用,最多能够复用四路数据，但不能同时复用。虽然这种光端机较为稳定且高效，但其调试非常困难,并且其原理决定着它非常容易受到干扰。一旦载波信号自身发生变化，很可能会通过信号与电流的线性关系导致模拟光端机质量受到影响。并且即使到目前为止,在技术手段上仍然很难做到对信号无误差的线性调制,而非线性必然会引起信号失真。所以现在模拟光端机的应用已经远不如性价比更高的数字光端机广泛了。数字光端机的工作原理是将输出来的图像、语音等数据信号进行数字化处理,再将这些数字信号进行复用处理,即让多路低速的数字信号集合成为一路高速的数字信号,并将所有信号转换成光信号，在光接收机处将光信号还原成电信号,由于所还原的电信号是一路混合型的高速信号，因此还要将这组电信号分解出来,并最终还原成图像、语音。数字信息的传输过程中，经常会出现误差电压，称为量化误差电压,不过由于多组信号的复用处理，使得这些误差被大大地缩减了。数字光端机的优点包括：成本较低且传输效率非常高。同时它的大容量复用也很容易得以实现，还不会出现相互干扰的情况。

2 光端机的工作过程分析

2.1 光端机的主要技术参数

光端机的技术参数主要包括带宽、信噪比、误码率、温湿度工作范围等。光端机的带宽是指光端机的实际可正常工作频率范围，是反映光端机传输质量的重要参数。通常情况下，视频带宽越宽，则传输的图像质量就越好。反之，视频带宽不足，则会导致画面细节部分无法清晰显示，或者发生视频水平分辨率低等问题，严重时会使画面色彩失真甚至丢失。一些不法厂商有时会为了赢利欺骗客户，夸大光端机的带宽，严重影响了消费者的观看质量。因此需要对带宽有一定的了解，才能真实地还原采样频率，选择合适的光端机。信噪比是光端机的另一个重要技术参数，它是指最大不失真声音信号强度与同时发出的噪音强度之间的比率。信噪比越高的光端机，其音频质量就越好。误码率是衡量光端机在规定时间内传输数据的精确性的指标。由于数字光端机往往在非常恶劣的环境下工作，比如一些开阔地带或偏远地区，在这种工作环境下，温湿度变化对光端机具有很大的影响。因此合格的光端机需要具有能够符合环境工作标准的温湿度工作范围，才能增强环境的适应能力，确保工作的顺利完成。

2.2 光端机发射端工作过程分析

在光端机发射端,工作系统会对带有语音、电视图像、文字、图形等信息的电信号进行采样、数字化以及编码等工作，之后会对每一路的数字信号进行复用处理。处理过后，电光转换随之进行,由工作芯片将电信号转变为光脉冲信号。各路信号通过发射端的数字化转换后,会送到硬件系统中进行信号处理,构成相应格式的数据帧,经过串化器的并串转化,送入光收发模块。随后这些光信号会按照一定角度送入光纤线路，这就是光发射机的整个传输过程。

2.3 光端机接收端工作过程分析

在光接收机端，首先对来自光纤信道中的光波分复用信号进行波分解复用，将光电转化还原成串行化的电信号,再对得到的数据做串并转化,得到并行化的电信号，这样就将还原后的电信号转换成为了并行的数字码流。光接收机按照光发射机的复接方式对并行的数字码流进行分解复用,重新还原出各部分信号的数字量,最后由各部分的功能电路对各个信号做相应的处理后进行数模转化，还原出原始的语音、电视图像、文字、图形等信号。此电信号即是由视频、音频、数据等信号构成的数据帧的原始信号。

［1］李家禄.浅谈光纤系统中光端机原理及性能分析［J］.无线互联科技，2011，（10）：46-47.

［2］李秀花.光纤系统中光脉冲的自相似特性研究［D］.太原：山西大学，2012.

［3］王学静.数字视频光端机的设计与实现［D］.天津：天津大学，2010.