射频光传输设备及其在核电磁脉冲防护中的应用

　　射频信号光传输系统

　　射频信号光传输的基本组成如图1所示。在发送端，射频信号通过射频信号放大、滤波等(具体根据实际需求处理)，再通过电光转换，将射频信号转换成光信号在光缆中传输;接收端接收光信号，首先进行光电转换，将光信号转换成电信号，通过放大和滤波处理后输出射频信号。

　　光发射设备

　　在激光发射机中，激光器的性能好坏决定了发射机的性能好坏，因此对激光器的线性要求特别苛刻：

　　(1)要求激光器器件的自身噪声极低，动态范围要大。

　　(2)系统使用的特殊环境要求设备适应性要强，也就要求激光器器件的温度适应范围要宽。

　　(3)输入信号的特殊性要求激光器必须有很好的线性指标，即：CSO(组合二次)、CTB(组合三次)和C/N(载噪比)指标，避免自身的非线性产物的大量产生，影响系统工作稳定及对有用信号造成干扰等等。

　　光发射机的核心是DFB激光器组件，此外还有电源、激光器偏置电路、功率控制电路、光检测电路(光检测器用于光功率检测与自动功率控制)。光发射机通过自动温度控制(ATC)、自动光功率控制(APC)电路稳定输出光功率;信号输入后采用宽带放大，然后通过光调制技术将射频信号转换为光信号(见图2)。

　　光功率自动控制电路

　　由于半导体激光器对温度的变化很敏感，要获得稳定的光输出，就要有自动控制电路。温度的变化和器件的老化给激光器带来的不稳定主要在表现在以下几个方面。

　　激光器的阀值电流随温度变化呈现为指数规律变化，并随器件的老化而增加，从而使输出光功率发生很大的变化。

　　随温度的升高和器件的老化，激光器的电光转换效率降低，使输出光功率发生变化。

　　随着温度的升高，激光器的发射波长的峰值位置移向长波。控制电路的作用就是消除温度变化和器件老化对输出光功率的影响，稳定输出光功率。由于激光器的阀值电流和光电转换效率都会随温度和器件的老化而发生变化，因此，要精确控制激光器的输出光功率，应从两个方面考虑：控制激光器的偏置电流，使其自动跟踪阀值的变化，使激光器总是偏置在最佳的工作状态;控制激光器的调制电流的幅度，使其自动跟随光电转换效率的变化而变化。

　　在通常情况下激光器的光电转换效率随温度的变化不是很敏感。在不增加成本的情况下，简化控制电路，采用直接检测激光器的平均输出光功率来控制偏值电流，从而维持输出光功率的稳定。