有线电视光链路设备、光纤及无源光器件浅析
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有源光设备
1 光发射机
(1)类型与特点
光发射机为处于光链路发射端完成电一光(E/O)转换的光端机设备，由光源(半导体激光器)、驱动器及调制器等组成。主要功能是用预调制(电调制)后得到的射频信号进一步对光源发出的光信号进行强度调制，并将强度受射频信号控制的激光射入光纤，传送给各光节点的光接收机。目前常用的光发射机一般有1310nm直调型和1550nm外调型两种类型。
光发射机的直调和外调原理见图1、图2。直调即用射频信号与激光器偏置电流叠加后得到的信号电流直接去驱动激光器，用驱动电流的强度去控制光功率输出；外调则是在外调制器上施加信号电压后，再与激光器输出的恒定功率光相耦合，其输出的光功率将随着施加于外调制器上的电压而变化。
直调型光发射机调制损耗小，但调制产生的“啁啾效应”会严重劣化CSO指标；外调型光发射机较直调型损耗较大，但因无“啁啾效应”，CSO指标明显优于直调型。
(2)输入射频激励电平
光发射机的射频激励电平直接决定于光发射机的调制度，进而决定其CNR、CTB、CSO指标。同时其与前端传输的频道数有关，传输的频道数量越多，为保证前端的CTB、CSO指标，相应的射频激励电平(或调制度)就越低。因此，射频激励电平应在光发射机线性工作范围内，通过综合考虑传输频道数及厂家推荐值来选取，一般取值为75～85dB。
(3)光发射机的选择
首先，应选用SBS抑制能力较强的光发射机。因为光纤中存在的SBS(受激布里渊散射)效应限定了入纤光功率(一般要求入纤光功率
其次，尽量选用波长公差较小的光发射机。波长值的变化会对EDFA的输出光功率、噪声系数产生一定影响。目前厂家提供的光发射机波长精度通常为±5nm～±15nm。
第三，1550nm光传输时必须采用外调型光发射机。这是因为1550nm窗口的色散系数已高达17ps/(kin.nm)，直调中的“啁啾效应”会使CSO指标劣化至系统不能容忍的程度。
(4)使用中应注意的问题
良好接地：工作状态下不能插拔连接器，否则极易损坏光发射机。
加强维护：注意观察射频测试点电平及面板指示灯是否有变化。同时，温度升高会导致激光器线性工作范围减少，影响光功率输出，因此应关注激光偏置电压、激光器温度、冷却电流及光发射功率是否正常。
2 EDFA(掺铒光放大器)
EDFA的主要功能为对衰减光信号进行补偿及对畸变信号恢复整形，以延长光信号传输距离。EDFA可直接对1550nm波长的光信号进行放大(不能放大1310rml波长)，且不必进行光一电一光转换。因而附加失真较小。
3 光接收机
光接收机为处于光链路接收端的光端机，有1310nm和1550nm两种类型。其能将探测到的微弱光信号转换为电信号后，放大恢复至载波携带的原信号，从而完成光一电(O-E)转换。目前各厂家生产的光接收机线性工作范围较窄，要求输入光功率大多为－4～＋2dBm(典型接收值为OdBm)，输出的高频电平一般不超过102dBuv(输出过高易造成CTB、CSO指标劣化)，对无AGC电路的光接收机而言，输入光功率每增加1dBm，相应输出电平提高2dB。
光纤
1 光纤损耗
光纤损耗可分两大类：吸收损耗与散射损耗。吸收损耗与光纤材料本身及所含杂质有关；散射损耗的增加则与光纤波导存在缺陷或不均匀、光纤弯曲半径过小及入射光功率较大时产生的SBS效应等有关。因此，在进行光缆施工时，光缆弯曲半径应大于10cm，人纤光功率应参阅光发射机SBS阈值，最大不应超过17dBm，以减少散射损耗。
同时，光纤损耗与所传输光的波长有关，1310nm、1550nm窗口处光纤损耗分别为0.35dB/km、0.2 dB／km(不含熔接损耗)。
2 光纤色散
不同频率或不同模式的光在光纤中传输时，由于具有不同的群速度而互相散开形成的波形失真即光纤色散。光纤色散分为模式、材料及结构色散。三种色散中模式色散最大，结构色散最小，同时结构色散与材料色散特性相反。
由于单模光纤中模式色散为0，因此单模光纤色散性能要优于多模光纤。普通单模光纤(sMF)1310nm窗口色散为3.5ps／nm.km，1550nm窗口处色散系数则高达17ps／nm.km。色散的存在将与光源调制特性互相作用严重劣化CSO指标，从而限制光纤的传输距离。因此在1550nm大跨距传输中，可通过在EDFA中内置DCM色散补偿模块，使传输距离延伸至150km(实践证明。在前60 km添加DCM时，其色散补偿性能要好一些)。另外，利用结构与材料色散特性相反的原理，在光纤生产工艺中可有意加大光纤的结构色散，使其在1550nm处与材料色散的合成色散为0。G.653色散位移光纤就是依据这种原理研发的，其色散性能良好。但目前价格较为昂贵。
3 光纤的温度特性
不同于同轴电缆，光纤的温度系数很小，一般情况下，温度对光缆损耗的影响可忽略不计，但当温度低至一定程度(例如－25℃)时，光纤损耗就会明显增加。因此，寒冷地区对光纤的温度特性应加以重视。
4 光纤的模场直径与同心度误差
光纤的模场直径与同心度误差这两项参数将直接影响到光纤的熔接精度，熔接两端的同心度误差越小，模场直径越吻合，则光纤的熔接损耗就越小。这就要求施工过程中尽量使用同一批次的光纤，使用时分清每盘光缆A、B端并按顺序摆放，以获得较高的熔接精度。
无源光器件主要包括：光纤活动连接器、法兰盘、光分路器、光波分复用器、光衰减器、光隔离器、光滤波器、光开关、防水尾缆等。
1 光活动连接器
光纤与相关设备(如光端机、光测试仪表等)、光纤配线架上的光纤与光纤、及光纤与其他无源器件之间的连接都用到活动连接器。性能较好的活动连接器应具有较低的插入损耗、较高的反射损耗(较好的插入损耗可达到0.2～0.5dB)。活动连接器按“结构形式／端面形式”的型号命名来区分，常见的单模光纤活动连接器有FC／PC、FC／APC、FC／UPC、sc／PC、SC／APC、ST／PC等类型。其中：
Fc一螺纹式金属圆形结构，性能优于ST型；
sC---c拔式塑料矩形结构；
ST--卡接式金属圆形结构；
PC--端面呈球形平面，反射损耗可达35dB；
UPC一端面与PC同，插入损耗低于Pc，反射损耗可达50dB以上
APC一端面呈球形平面，插入损耗略大于UPC，反射损耗优于60dB。
一段带有软管护套的光纤加上两个活动接头(接头型号可一样，也可不一样)，便构成光纤跳线，光纤跳线一分为二便是尾纤。
2 法兰盘
光纤法兰盘又叫光纤适配器，其作用是将需要连接在一起的相同或不同形式的连接器纤芯精确对准，从而使端面损耗最小。对法兰盘的选择，一是插入损耗较小，且可重复插拔。
3 光分路器
光分路器属于树状耦合器，其功能为将一路光信号按不同的分光比分成若干路。分光比的定义为某端口输出功率(mW)与各路输出功率(mW)之和之比。
分光比的计算(以1550nm传输为例)如图3所示，设A、B两地光接收机取0dBm接收，光分路器某端口输出光功率，根据公式：P＝aL＋As＋1＋pr
其中，a＝0.25dB／km，As为光分路器附加损耗，由附表查得As取值为0.2 dB，pr＝OdBm，1为活动接头插入损耗与设计余量。
pa＝0.25×8＋0.2＋1＝3.2dB＝2.09mW；
pb＝025×15＋02＋1＝4.95dB＝3.13mW；
则分光比Ka＝2.09/(2.09＋3.13)＝40％；Kb＝3.13/2.09＋3.13)＝60％；
Pi＝－101gKa＋pa＝－10g0.6＋3.2
＝2.22＋3.2＝5.42 dB
4 光波分复用器(分波器、合波器)
光波分复用器可实现将在不同光纤中传输的光波结合到一根光纤中来传输。接收端，则利用分路器将分解后的光波分别送到不同光纤，由不同光接收机或光纤收发器接收。波分复用器的重要指标为隔离度，隔离度越高插入损耗越大。