射頻光傳輸設(shè)備及其在核電磁脈沖防護(hù)中的應(yīng)用
射頻信號(hào)光傳輸系統(tǒng)
射頻信號(hào)光傳輸的基本組成如圖1所示。在發(fā)送端,射頻信號(hào)通過(guò)射頻信號(hào)放大、濾波等(具體根據(jù)實(shí)際需求處理),再通過(guò)電光轉(zhuǎn)換,將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)在光纜中傳輸;接收端接收光信號(hào),首先進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),通過(guò)放大和濾波處理后輸出射頻信號(hào)。
光發(fā)射設(shè)備
在激光發(fā)射機(jī)中,激光器的性能好壞決定了發(fā)射機(jī)的性能好壞,因此對(duì)激光器的線性要求特別苛刻:
(1)要求激光器器件的自身噪聲極低,動(dòng)態(tài)范圍要大。
(2)系統(tǒng)使用的特殊環(huán)境要求設(shè)備適應(yīng)性要強(qiáng),也就要求激光器器件的溫度適應(yīng)范圍要寬。
(3)輸入信號(hào)的特殊性要求激光器必須有很好的線性指標(biāo),即:CSO(組合二次)、CTB(組合三次)和C/N(載噪比)指標(biāo),避免自身的非線性產(chǎn)物的大量產(chǎn)生,影響系統(tǒng)工作穩(wěn)定及對(duì)有用信號(hào)造成干擾等等。
光發(fā)射機(jī)的核心是DFB激光器組件,此外還有電源、激光器偏置電路、功率控制電路、光檢測(cè)電路(光檢測(cè)器用于光功率檢測(cè)與自動(dòng)功率控制)。光發(fā)射機(jī)通過(guò)自動(dòng)溫度控制(ATC)、自動(dòng)光功率控制(APC)電路穩(wěn)定輸出光功率;信號(hào)輸入后采用寬帶放大,然后通過(guò)光調(diào)制技術(shù)將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)(見(jiàn)圖2)。
光功率自動(dòng)控制電路
由于半導(dǎo)體激光器對(duì)溫度的變化很敏感,要獲得穩(wěn)定的光輸出,就要有自動(dòng)控制電路。溫度的變化和器件的老化給激光器帶來(lái)的不穩(wěn)定主要在表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
激光器的閥值電流隨溫度變化呈現(xiàn)為指數(shù)規(guī)律變化,并隨器件的老化而增加,從而使輸出光功率發(fā)生很大的變化。
隨溫度的升高和器件的老化,激光器的電光轉(zhuǎn)換效率降低,使輸出光功率發(fā)生變化。
隨著溫度的升高,激光器的發(fā)射波長(zhǎng)的峰值位置移向長(zhǎng)波。控制電路的作用就是消除溫度變化和器件老化對(duì)輸出光功率的影響,穩(wěn)定輸出光功率。由于激光器的閥值電流和光電轉(zhuǎn)換效率都會(huì)隨溫度和器件的老化而發(fā)生變化,因此,要精確控制激光器的輸出光功率,應(yīng)從兩個(gè)方面考慮:控制激光器的偏置電流,使其自動(dòng)跟蹤閥值的變化,使激光器總是偏置在最佳的工作狀態(tài);控制激光器的調(diào)制電流的幅度,使其自動(dòng)跟隨光電轉(zhuǎn)換效率的變化而變化。
在通常情況下激光器的光電轉(zhuǎn)換效率隨溫度的變化不是很敏感。在不增加成本的情況下,簡(jiǎn)化控制電路,采用直接檢測(cè)激光器的平均輸出光功率來(lái)控制偏值電流,從而維持輸出光功率的穩(wěn)定。
評(píng)論