它是由图1所示八个基本部分组成，信号(如音乐或语音)是由信源(如录音机)发出经过编码器进行编码，编码后的信号为一串数字码流；然后将数字码流信号送到光源或电光调制器进行光调制，把信号加载到光波上；通过耦合装置把载有信号的光束耦合进光纤，光信号在光纤中经过一定距离的传输后到达光电解调器将光信号转变回数字码流，再经过译码器还原成原来的信号(如音乐或话音信号)，最后将所传输的信号送给用户。
光纤通信系统的重要组成部分是光调制器。根据调制器的调制机制不同，光纤通信可分为内调制和外调制两种工作方式。内调制光纤通信是用调制信号直接去控制光源，从而使从光源发出的光束就载有传输的信息，以完成光调制；外调制光纤通信则是用调制信号直接控制光束，从而使光束载有传输的信息以完成光调制。根据光纤通信系统所要传输的信号形式不同，光纤通信又可分为模拟光纤通信和数码光纤通信。模拟光纤通信是最简单的一种光纤通信方法，它直接将由信源发出的模拟信号通过光纤通信系统进行传输；数码光纤通信是将由信源发出的模拟信号经过编码器转换成数码后再由光纤通信系统进行传输，并在接收端由译码器将传输的数码流信号进行解码转换成模拟信号。数码光纤通信与模拟光纤通信相比，具有系统容量大，抗干扰性强、保密性好、失真度小等许多优点。
数码光纤通信按数码的调制方式不同又可分为脉冲编码调制(PCM)和增量调制(AM)。增量调制的突出优点是设备简单、调试方便，而且不需要解决同步问题，所以，在光纤通信上得到广泛地应用。本文主要介绍增量调制数码光纤通信系统。
3 增量调制的基本原理
增量调制是将连续变化的模拟信号变成二进制数码的一种调制方法。它用一位二进制数码表示当前时刻的信号值相对于前一个取样时刻的值是增加还是减小，增加就发“1”码、减小就发“0”码。在接收端，每收到一个“1”码，译码器的输出相对于前一个时刻就升高一个量阶；每收到一个“0”。码，译码器的输出相对于前一个时刻就下降一个量阶，当收到连“1”码时，则表示每隔一个取样时间间隔，译码器输出就连续上升一个量阶，即表示信号的连续上升；当收到连“0”码时，则表示每隔一个取样时间间隔，译码器输出就连续下降一个量阶，即表示信号的连续下降。这就是增量编码和译码的规则，增量编码和译码也称为增量调制与解调。图2所示的为增量调制系统的工作原理方框图。
增量调制数码光纤通信演示系统
图2 增量调制系统工作原理方框图
该系统由相加电路、放大限幅器、定时判决电路、本地译码器、译码器和低通滤波器等部分组成。相加电路与放大限幅器合在一起称为比较器，在比较器的输人端本地译码信号的反相值与原语音信号 在相加电路中相加，实现了 S(t)与S1(t)相减，得出误差信号,然后将误差信号e(t)送至放大限幅器，放大限幅器有足够大的放大量，它的输出只与误差信号e(t)的正负极性有关，当e(t)为正时，输出高电平，自c(t)为负时，输出低电平。放大限幅器的输出端接定时判决电路。定时判决电路是一个D触发器，它的作用主要有三个方面：
(1)输出数码P(t)；
(2)将数码送至本地译码器还原成模拟信号，然后反馈给相加电路;
(3)控制定时判决的抽样速率。根据奈奎斯特抽样定理，要保护模拟信号在抽样过程中不丢失信息，其抽样速率不得低于模拟信号中最高频率成份的两倍。通常的语音信号在工程中规定为3．4kHz，音乐信号为10kHz左右，为此应适当选择抽样速率。本地译码器是按增量调制的译码规则进行译码的，它与接收端的译码器完全相同，只是因其处在发送端编码环路中，所以才称为本地译码器。在定时脉冲CP的前沿时刻，D触发器为高电平(即 )时，发“1”码，D为低电平(即 )时，发“0”码。由D输出的就是数码。
接收端主要由一个译码器和一个低通滤波器组成。译码器将由光纤通信系统传输后的数码信号还原成模拟信号，低通滤波器滤除音频信号以外的高频噪声，还原成语音信号。只要还原的语音信号 与原语音信号足够近似，就实现了增量调制光纤通信。
4 实验装置及过程
实验装置如图3所示，光纤长度为100m。由收录机(信号源)发出的模拟电信号，经过增量调制编码器后转换成效码信号，将这个数码信号直接加于砷化镓发光二极管。完成光调制过程，透镜组做为耦合边置完成光源至光纤的耦合。光信号经过光纤到达接收端，光敏三极管将光信号转变成电信号，然后经过译码器将数码信号还原成模拟信号，最后通过放大器放大经扬声器转换成语音倍号。
增量调制数码光纤通信演示系统
图3 实验装置图
5 结果及讨论
利用收录机作为增量调制数码光纤通信系统的信号源，其包括语音信号和音乐信号。信号从收录机输出后，直接进入增量调制编码器进行编码，编码器的抽样速率为32kHz，编码后的数码信号经过光纤通信系统传输到接收端，再经光电三极管、译码器和放大器还原成语音信号和音乐信号，得到了令人满意的通信效果。
将发送端的收录机换为正弦波信号发生器，接收端的扬声器换为双踪示波器，观察到了如图4所示的实验结果。
增量调制数码光纤通信演示系统
图4 单一正弦波的实验波形
图4给出的是利用信号发生器发出的一个单一频率的正弦波信号在编译码前后的波形。其中，图4(a)为单一正弦波及其编码后的波形；图4(b)为输入的正弦波及其在接收端译码后的波形。从图4(b)中可看出，经过光纤传输并由光敏三极管转换成电信号的正弦波形有些失真(主要是高频分量)，这主要受光敏器件本身的特性和低通滤波器的性能所影响，不过这点失真可以通过认真挑选光敏器件和低通滤波嚣的电感、电容加以弥补。另外，这点高频失真对信号的传输质量影响并不是很大。
由于实验条件所限，信号源虽未采用半导体激光器，但整个系统的演示效果还是很好的。
6 结论及今后的工作
增量调制数码光纤通信演示系统对电气工程及光学专业的学生来说是一个很好的演示系统，可使学生初步了解和掌握光纤通信的基本知识和一些工程方面的基本要求及操作方法。今后在有条件的情况下，光源可采用半导体激光器，增量调制过程也可利用单片机或单板机来完成，并可在此基础上实现小型光纤通信电话单路式多路系统。
