在光纖通信系統(tǒng)中，廣義來講，光發(fā)射機的作用是把從電端機送來的電信號，例如，在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中脈碼調(diào)制(pcm)信號，經(jīng)過編碼、調(diào)制，再由光源變?yōu)楣庑盘栕詈笏腿牍饫w．當(dāng)然，實際的機器中還有許多“細(xì)節(jié)”要處理以及還要有監(jiān)測、保護等電路．
還應(yīng)指出，實際使用的光端機，并不是真有這么一個光發(fā)射機架．到20世紀(jì)80年代末，實際的光端機發(fā)射機就是一塊插在光端機架中的機盤．
一、對光發(fā)射機的要求
(l)光源的發(fā)光波長要合適
由于目前使用的光導(dǎo)纖維有三個低損耗的范圍（又稱窗口），如0. 85μm，1.31μm和 1.55μm，第一個稱為短波長，后兩個稱為長波長．因此，光發(fā)射機光源發(fā)出的光波波長與這三個波長相適應(yīng)．
(2)合適的輸出光勸率
從后面對光纖通信系統(tǒng)的討論將會知道，在光纖通信系統(tǒng)中，要求光源有合適的輸出光功率．誠然，光源送入光纖的光功率越大，可通信的距離就越長，但是，從理論上講，光源送入光纖的光功率太大并非好事．因為光功率太大就會使光纖工作在非線性狀態(tài)．所謂非線性即指光纖的各種特征參數(shù)隨輸入的光強作非線性的變化，光纖成了一種非線性器件．這種非線性效應(yīng)將會產(chǎn)生很強的頻率轉(zhuǎn)換作用和其他作用，顯然，這對正常工作的光纖來講，將產(chǎn)生不良的影響．
(3)較好的消光比
所謂消光比（ext）就是ext=全“0”碼時的平均輸出光功率/全“1”碼時的平均輸出光功率作為一個被調(diào)制的好的光源，希望在“o碼時沒有光功率輸出，否則它將使光纖系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲，使接收機靈敏度降低（靈敏度的概念將在后面討論），故一般要求
ext≤l0%
(4)調(diào)制特性好
這一點在前面討論調(diào)制原理時已看到，所謂調(diào)制特性好，即要求光源的p-i曲線在運用的范圍內(nèi)線性好，否則在調(diào)制以后將產(chǎn)生非線性失真．除此以外，還希望光發(fā)射機的穩(wěn)定性好，光源的壽命長等等．
二、光發(fā)射機的組成方框圖及各部分功能
光發(fā)射機的組成隨著生產(chǎn)廠家不同而不同．這里僅介紹光發(fā)射機的基本組成．一個光發(fā)射機的原理方框圖如圖3-28所示．下面，分別介紹它各部分的功能．
圖3- 28 光發(fā)射機原理方框圖
(l)均衡放大
由pcm端機送來的hdb3碼流，經(jīng)過電纜的傳輸產(chǎn)生了衰減和畸變，所以，在上述信號進入發(fā)射機時，首先要經(jīng)過均衡和放大，以補償衰減的電平、均衡畸變的波形．
(2)解碼
由于pcm系統(tǒng)傳輸?shù)拇a型是hdb3碼，這種碼型是雙極性的（+1,0，-1）．而在光纖通信系統(tǒng)里，由于光源可用有光和無光與“0”，“1兩個碼對應(yīng)，一般不容易與+1,0，-1對應(yīng)．這樣，信號從pcm端機送到光發(fā)射機后，需要將hdb3這種雙極性碼變?yōu)閱螛O性的“0”．“1碼．這就要由解碼電路來完成．
(3)擾碼
若信碼流中出現(xiàn)長“0 和長“l(fā)”的情況，由后面的討論將會知道①，這將給提取時鐘信號帶來困難．為了避免出現(xiàn)這種長“0和長“l(fā)”的情況，就要在解碼之后加一個擾碼電路，以達到有規(guī)律地“破壞”長“0”、長“l(fā)碼流．當(dāng)然，經(jīng)過光纖傳輸以后，在接收端還要加一個與擾碼相反的解擾電路，恢復(fù)信碼流原來的狀況．
(4)時鐘
由于解碼和擾碼過程都需要時鐘信號作依據(jù)（時間參考）．故在均衡放大之后，由時鐘電路取出pcm中的時鐘信號供給解碼、擾碼、編碼電路用．
(5)編碼
經(jīng)過解碼、擾碼的信碼流經(jīng)調(diào)制為光脈沖后，雖然從理論上可以在光纖上傳輸．但從實用角度來看，為了便于不間斷進行誤碼監(jiān)測，克服直流分量的波動，以至于便于區(qū)間通信聯(lián)絡(luò)等功能，在實際的光纖通信系統(tǒng)中，還要對經(jīng)解碼、擾碼的信碼流再進行編碼以滿足上述要求．關(guān)于編碼問題已在前面詳細(xì)討論過．
(6)調(diào)制（驅(qū)動）
經(jīng)過編碼后的數(shù)字信號通過調(diào)制電路對光源進行調(diào)制，讓光源發(fā)出的光強跟隨經(jīng)過編碼后的信碼流變化，形成相應(yīng)的光脈沖送人光導(dǎo)纖維。關(guān)于調(diào)制電路的詳細(xì)討論，已在上面介紹過，這里不再重復(fù)．
(7)自動功率控制
光發(fā)射機的光源經(jīng)過一段時間使用將出現(xiàn)老化，使輸出光功率降低，如圖3-29所示．
圖3—29激光器老化使輸出光功率降低
另外，激光器p-n結(jié)結(jié)溫變化，使p-i曲線變化，亦會使輸出光功率產(chǎn)生變化，如圖3-30所示．因此，為了使光源的輸出功率穩(wěn)定，在實際使用的光發(fā)射機中常使用自動功率控制（apc）電路．這種電路可有多種形式，下面介紹其中一種電路的原理方框圖，如3-31所示，
圖3-30 激光器溫度變化引起輸出功率的變化
圖3-31 自動功率控制電路
圖中，
調(diào)制器、ld管——光發(fā)射機中半導(dǎo)體激光器和它的調(diào)制電路，工作原理前面已作過介紹．
pin管、放大器a1——pin是一種光電檢測器（即半導(dǎo)體光電二極管）．a(chǎn)1是放大電路．
從ld管背向散射出來的光波經(jīng)光電檢測器（pin光電檢波管）轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?jīng)放大器a1放大后送到比較放大器a3的一個輸入端．
可調(diào)直流參考電壓——一個可調(diào)的穩(wěn)壓電源，它將一個作為參考標(biāo)準(zhǔn)的直流電壓通過比較放大器a2送到比較放大器a3的另一輸入端。
這樣，當(dāng)激光器因老化而“長時間”輸出功率降低時，從a1輸出的電壓也降低，并將這個電壓送至比較放大器a3的一個輸入端；另一方面，由直流參考電路送出一參考電壓經(jīng)a2送至a3的另一端作比較，然后由a3產(chǎn)生一個增大的輸出電壓送到電流源，使電流源輸出電流增加，從而使ld管的注入電流增加，使ld管輸出光功率維持穩(wěn)定．
比較放大器a2的作用是要防止當(dāng)無信號或信號是長“0時，因自動控制電路的作用使ld管的注入電流增加，從而使輸出光功率在不該增加時增加，引起的誤碼，為此采取的措施是從信號輸入端取出一個參考信號與直流參考電壓由比較放大器a2先做一次比較．經(jīng)調(diào)整后使長“0或無信號時a2的輸出電壓降低，然后再作為參孝電壓送至比較放大器a3，使a3輸出電壓不變，從而避免因無信號或長“0”時apc電路的錯誤“動作”．
(8)自動溫度控制
由于半導(dǎo)體光源的p-i特性曲線對環(huán)境溫度的變化反映很靈敏，從而使輸出光功率出變化，如圖3-32所示．
圖3—32環(huán)境溫度變化引起輸出光功率的變化
為了保證在環(huán)境溫度變化時輸出特性的穩(wěn)定，一般在機器的發(fā)射機盤上裝有自動溫度控制(atc)電路，其原理方框圖如圖3-33所示.
圖3—33自動溫度控制電路方框圖
裝在激光器熱沉上的熱敏電阻，作為溫度傳感器，同時它又是溫度控制電路電橋中的一臂，通過電橋，把溫度變化（引起熱敏電阻的阻值變化）轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏康淖兓?，再通過放大器接到致冷器上，使致冷器電壓變化，從而使激光器的溫度維持恒定．上面所說的熱沉，是指貼在激光器上的一塊金屬散熱塊．
上述溫度控制電路的電路圖如3-34所示．
圖中，r1一熱敏電阻；
r1，r2，r3，rt一電橋；
t一晶體管放大器，提供致冷器所需的電流；
a一運算放大器，放大電橋送來的電壓，其電壓的變化，反映溫度的變化，
目前采用的致冷器是半導(dǎo)體致冷器，它的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-35所示，其等效電路如圖3-36所示
它是一個熱電偶，根據(jù)珀爾帖效應(yīng)，當(dāng)給這個熱電偶加電壓時，它的一端吸熱而另一端則散熱，從而實現(xiàn)致冷的目的．
(9)其他保護、監(jiān)測電路
光發(fā)射機除由上述各部分電路組成外，還有如下一些輔助電路．
ld保護電路——它的功能是使半導(dǎo)體激光器的偏流慢啟動以及限制偏流不要過大．由于激光器老化以后輸出功率將降低，自動功率控制電路將使激光器偏流不斷增加，如果不限制偏流就可能燒毀激光器.
無光告警電路——當(dāng)光發(fā)射機電路出現(xiàn)故障，或輸入信號中斷，或激光器失效都將使激光器較長時間不發(fā)光，這時延遲告警電路將發(fā)出告警指示．
三、實際光發(fā)射機電路圖
如前所述，一個實際的光發(fā)射機電路中除了調(diào)制電路和光源這兩個部分外，還應(yīng)包括碼型變換電路和許多輔助電路，因比，實際的光發(fā)射機電路是十分復(fù)雜的，本教材不便列出．下面，僅給出一個較簡單的電路，這個電路是用在光中繼器上的，如圖3-37所示．
圖中包括了激光器和它的調(diào)制電路，以及正向偏置控制電路，控制電路是根據(jù)pin管從ld得到的背向散射光來實現(xiàn)對ld的控制．圖中沒有畫出碼型變換電路及其他輔助電路．