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1、光纤通信光纤通信 实验指导书考试时间：11.25 9:40-11:40 BW505实验六、九、十、十一可打印 图手画 山东建筑大学信息与电气工程学院 目 录第一章 光纤通信实验入门 1实验一 光纤通信实验概述11. 实验系统总体介绍2. 光纤传输的种类3. 光纤活动连接器的类型实验二 尾纤波长识别实验 71. 我国采用的光纤光缆型号的表示方法2. 从光纤光缆的规格代号中识别尾纤波长3. 用测量法识别尾纤波长实验三 活动连接器观察识别实验111. 光纤通信对活动连接器的基本要求2. 常用的活动连接器的基本结构3. ST 型、SC 型、FC 型、PC 型、SMA 型连接器的特点实验四 单模与多模光
2、纤信号传输方式识别实验181. 从光纤光缆的规格代号中识别光纤信号的传输模式2. 从光纤光缆的外套颜色识别光纤信号的传输模式第二章 光纤通信基础实验20实验五 CPLD 可编程信号产生及成形实验 201. 熟悉光纤通信原理实验系统电路组成2. 熟悉 CPLD 可编程信号发生器各测量点信号波形3. 测量并分析各测量点波形及数据4. 学习 CPLD 可编程器件的编程操作实验六 码型变换及眼图观察测试实验 241. 光纤通信采用的线路码型及 CMI 码的特点2. CMI 码的编解码实现方法3. 分析 CMI 编码时的电路及各测量点波形4. 熟悉眼图实验七 光纤发送系统实验 301. 熟悉光发送的电光
3、变换原理2. 测量并分析模拟光发端机和数字光发端机的波形及数据3. 了解模拟光发端机和数字光发端机的区别4. 观察并分析输出功率和注入电流的关系及光源的非线形失真实验八 光纤接收系统实验 381. 熟悉光检测模块的光电变换原理2. 光收端机的动态范围测试实验 目 录3. 光收端机的灵敏度测试实验4. 光收端机接口电路共模噪声抑制方法实验九 PCM 数字电话光纤信道传输实验 441. 熟悉光传输系统电话通信全过程2. 数字光传输时工作波形测试及系统性能测试3. 观察并分析通话过程中的话音信号波形及其影响因素实验十 双工数据光传输系统单元实验481. 观察并分析数据传输的误码及各点的波形2. 介绍
4、测试光纤信道的最大中继距离的方法实验十一 双工模拟电话光传输系统单元实验531. 模拟光传输时各测量点测试及系统性能测试2. 分析模拟光传输与数字光传输系统的异同实验十二 外加信号在光纤信道传输实验561. 熟悉外加模拟信号在光纤信道传输的特性2. 熟悉外加数字信号在光纤信道传输的特性第三章 光纤通信加强实验59 实验十三 光纤信道误码测试实验591. 了解误码测试仪使用方法2. 熟悉光纤信道中的误码测试方法3光收端机的误码测试实验实验十四 双工数字光收端机接口指标测试实验611. 灵敏度测试2. 动态范围测试实验十五 PCM 话路特性综合测试实验 631.了解 PCM 的话路特性2.测试并分
5、析 PCM 的各项话路特性实验十六 双工光纤传输特性测量实验641.光纤损耗的插入测试法2.多模光纤带宽的时域测试法 1第一章 光纤通信实验入门实验一 光纤通信实验概述实 验 内 容1.实验系统总体介绍2.光纤传输的种类3.光纤活动连接器的类型一、总体介绍本实验系统根据光纤通信系统原理的主要知识点进行实验，结合光纤技术、电子技术和可编程器件技术，针对光纤通信系统的典型应用可进行多项实验或示教，实验内容重点突出，内容丰富，有重点有层次的培养实验者的动手能力。实验系统总方框图如图1-1 所示，实验系统分布图如图 1-2 所示，它由以下 7 个部分单元电路组成：1.CPLD 可编程器件2.模拟接口单
6、元3.数字接口单元4.信号处理单元5.光发端机单元6.光接收机单元7.光纤信道传输单元每个单元电路的详细说明将在后面的实验中逐一介绍。图 1-1 实验系统总方框图光发端机光收端机半导体光源 ST 型光纤连接器半导体光检测器光纤模拟接口电路 发 信 号 处 理 单 元收 信 号 处 理 单 元数字接口电路CPLD 可编程器件模拟接口电路数字接口电路34二、光纤传输系统介绍光纤是由高纯度的 SiO2（俗称玻璃）制成的良好的通信媒介，其优点是尺寸小、质量轻，其纤芯典型尺寸多模光纤为 50m 或 62.5m，比人的头发丝还小。抗电磁干扰保密性好，节省了大量的金属。最主要的优点有两点：1损耗小传输距离远
7、，其损耗典型值为 0.1dB/KM，而与之对应的同轴电缆则为5dB/KM。2. 容量大，目前一根光纤的传输容量达到 320Gbps。光纤通信是以光为载波，以光纤为传输媒介的一种通信方式。光载波是由半导体光源产生的，与我们日常生活中熟悉的光源如白炽灯、日光灯、发光二极管（如红色、绿色、黄色的）不同，它属于红外光源。半导体光源的体积小，寿命长，常温下可连续工作，尤其是半导体激光源的特性更好，它的发光功率大，传送距离远。光源的发光波长应与光纤的三个低损耗窗口相对应，它们分别以 0.85m、1.30m、1.55m 为中心，1.30m 为零色散窗口，1.55m 为最低损耗窗口。光纤传输系统的基本框图如图
8、 1-3 所示1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 27-Sep-2002 Sheet of File: E:sherryMyDesign5.ddb Drawn By: ST 图 1-3 光纤传输系统方框图由图 1-3 知光纤传输系统由光发端机，光收端机，光纤组成。光发端机完成将电信号调制到光载波上去，采用强度调制（IM） ，光收端机完成光信号的解调，采用直接检测（DD）属于非相干解调，光载波由半导体光源产生，直接检测由半导体光检测器将光信号转换成电流信号。光纤由光纤连接器与光发端机或光收端机相连，其连接关系如图 1-4
9、 所示。注意：在连接过程中不能使用蛮劲，仔细将方向、缺口对准，把插头插入底座然后旋紧保护套环即可。光纤的弯曲弧度不能太小，以免折断光纤。插头前端为陶瓷芯子很易碰碎，注意切勿弄脏、碰碎。5图 1-4 光发、收端机与光纤连接器连接示意图三、光纤通信的优越性1.最小的传输损耗2.极宽的传输带宽3.光缆外形直径很小4.光缆重量很轻5.与常规同轴电缆相比，光缆在安装时更易弯曲6.极不易受电磁场的干扰7.光缆材料更易获得8.最低的泄漏，最高的安全性9.对高温和化学物品的最大承受力四、光纤的类型1.多模光纤多模光纤是允许多于一个模式光波传输的光纤。模式的数目取决于芯径、数值孔径（接收角） 、折射率分布特性和
10、波长。2.单模光纤当入射光波长大于截止波长时，光纤将只能传输一个基模的光波。这种只允许一种模式光波的传输的光纤叫做单模光纤。一般芯径小于 10m。(C)6光纤的类型如图 1-5 所示。折射率 光纤芯折射率 光纤芯包层折射率 光纤芯图 1-5 光纤的类型五、光纤活动连接器的类型及操作注意1光纤通信产品中使用的活动连接器类型一般可分为： FC/PC 型 FC/APC 型 SC 或 ST 型上述三种类型的光纤活动连接器均可作为光输入/输出端口。2光纤活动连接器操作注意事项： 连接器应放置于清洁场地，不用时应盖好保护帽。 在插拔连接器时，严禁用力拉扯光缆、光纤，应手握端头操作。 插针体和套筒要保持干净
11、，如发现有污物，应用无水乙醇将其清洁干净。 本实验箱中所使用的光纤活动连接器是 ST 型。3光纤通信产品中使用的活动连接器外形如图 1-6 所示。渐变折射率多模光纤传输带宽1000MHz单模光纤传输带宽 10GHz直径50-200m直径5-10m包层7图 1-6 活动连接器外形图六、实验内容1熟悉光纤通信系统的总体电路与结构。2识别光纤活动连接器。3熟悉本系统中的光发送模块与光接收模块的型号。8实验二 尾纤波长识别实验实 验 内 容1.我国采用的光纤光缆型号的表示方法2.从光纤的规格代号中识别尾纤波长3.用测量法识别尾纤波长一、实验目的1.了解我国采用的光纤光缆型号的表示方法2.学会从光纤的规
12、格代号中识别尾纤波长3.了解用测量光纤损耗来识别尾纤波长的方法二、实验电路工作原理光纤线路的两端一般是通过一段短光纤把线路与光端机连接起来的。这一段短光纤长度为 3 米或 5 米、10 米，因其位置处于光纤线路的尾部，故称为尾纤。尾纤的传输特性有工作波长、信号传输模式、带宽与损耗等，通常这些通过光纤光缆的型号标志来识别，也可以用仪表来测试。1.光纤光缆的型号标志光纤光缆的型号，各个国家标志的方法不尽相同。我国光纤光缆的型号由光缆型式代号和光纤规格代号两部分组成，举例说明如下：光缆型式代号的构成 光纤规格代号的构成（1）光缆型式代号由五部分组成，各部分均用代号表示。分类及代号例如：GY通信用室（
13、野）外光缆GR通信用软光缆GJ通信用室（局）内光缆GS通信设备内光缆41 2 3a bb cc 5 9GH通信用海底光缆GT通信用特殊光缆加强构件及代号无符号金属加强构件F非金属加强构件C金属重型加强构件H非金属加强构件派生特征及代号B扁平形状Z自承式结构T填充式结构护套及代号Y聚乙烯护套V聚氯乙烯护套U聚氨酯护套A铝-聚乙烯粘接护套L铝护套G钢护套Q铅护套S钢-铝-聚乙烯综合护套外护层及代号外护层型号用数字代号表示材料的含义，并按铠装层和外被层结构顺序编列，见表2-1。表 2-1：第一位数字标记 铠装层材料 第二位数字标记 外被层材料0 无 0 无1 1 纤维层2 双钢带 2 聚氯乙烯套3 细圆钢丝 3 聚乙烯套4 粗圆钢丝 4 例如：03聚乙烯外护层33钢丝铠装聚乙烯外护层（2）光纤规格代号也由五部分组成，各部分均用代号表示。1光纤数光纤数表示缆内同类型光纤的实际有效数。2光纤类别及代号J二氧化硅系多模渐变型光纤10T二氧化硅系多模阶跃型光纤Z二氧化硅系多模准阶跃型光纤D二氧化硅系单模光纤X二氧化硅系塑料包层光纤S塑料光纤3光纤主要尺寸参数多模光纤：芯径/包层直径（m）单模光纤：模场直径/包层直径（m）4光纤传输特
