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1、1第二部分模拟图像信号光通信实验一、 实验目的1. 了解图象信号光纤系统的通信原理。2. 了解完整的图象信号光纤通信系统的基本结构。二、 实验内容1. 一路图像信号的单光纤传输。2. 两路图像信号的全双工双光纤传输。三、 实验仪器示波器，GT-RC-II 型光纤通信实验系统，图像信号源（如：摄像头，VCD 机，DVD 机等） ，视频监视器（如：电视机等） 。四、 基本原理电视信号的扫描同步如图：图 9.5 电视图像信号的扫描同步全电视信号由视频信号、消隐信号、同步信号三种波形迭加而成。为使接收的图象稳定，必须保证接收电视信号具有良好的行、场同步信号，如图 9.6。2图 9.6 全电视图像信号的
2、结构本实验用模拟光发送模块、光接收模块进行图像传输，通过视频信号源（如摄像头，VCD 机，DVD 机等）提供视频信号源，通过视频监视器（如：电视机等）来监视传输结果。其实验框图如下： 模 拟 信 号输 入 端 口 光 发 送 器 件模 拟 信 号输 出 端 口 光 接 收 器 件 光 纤视 频 信号 源 TX视 频 监视 器 RX图 9.7 视频传输方式一（单路视频信号）模 拟 信 号输 入 端 口 光 发 送 器 件模 拟 信 号输 出 端 口 光 接 收 器 件 光 纤模 拟 信 号输 入 端 口 光 发 送 器 件模 拟 信 号输 出 端 口 光 接 收 器 件150nm光 端 机 部
3、分130nm光 端 机 部 分视 频 信号 源 TX视 频 监视 器 RX视 频 信号 源 T视 频 监视 器 RX一 一二二图 9.8 视频传输方式二（双路视频信号）五、 实验步骤3（以下实验步骤以 1310nm光端机部分讲解，即实验箱左边的模块。1550nm 光端机部分与其相同）1. 了解经光纤传输前的原始画面：关闭系统电源，用视频专用线连接摄象头的视频输出信号（黄色插头，作为视频信号源）到小电视机（置于视频监视器档）的视频输入端。依次接通摄象头和视频监视器的电源，观察图像显示情况。2. 检测模拟传输通道1) 关闭系统电源，把光跳线分别连接到 1310的 TX和 RX端。2) 将模拟信号源
4、模块的正弦波或三角波、方波连接到光发送模块的模拟信号输入端口（P203） 。3) 把开关 S200拨到模拟传输端，短接跳线 J200。4) 打开系统电源，用示波器在光接受模块的模拟信号输出端口观察输出信号。5) 通过电位器 R257（调节直流分量电平）及 R242（增益调节）得到最佳传输的模拟信号。3. 单路视频信号的光纤传输：1) 关闭系统电源，保持第二步的光路连接不变，用视频连接线连接视频信号源（摄象头）的视频输出信号（黄色插头）到光发的模拟信号输入端口 P203，用视频连接线连接光收的模拟信号输出端口 P200到视频监视器（小电视机）的视频输入端。 2) 打开实验箱电源，调节光发部分的电
5、位器 R258（模拟输入，控制调幅度）及R277（LD 偏流） 、光收部分的电位器 R257（钳位）及 R242（增益） ，观察视频监视器图像直至显示效果最佳。4. 观察全电视信号：1) 将示波器的同步源选为 TV-H，有利于电视行频的稳定显示。用双踪探头同时观察光发的模拟信号输入端口 P203和光收的模拟信号输出端口 P200（注意几个不同类型的插口若共用同一标号，则它们的芯线是完全连通的） ，对比传输前后波形各方面的异同；2) 试通过调节电位器 R258和 R277、R257 和 R242，改变传输之后（P200）点处的视频信号总幅度的大小、同步头幅度在总幅度中所占的比例，观察记录监视器上
6、图象画面的变化。3) 接通小摄像头电路，用不透明物体挡住镜头，观察 P203 P200点的波形，并记录P203点的波形。5记录行同步、场同步信号周期/频率：1) 将示波器的同步源选为 TV-H，有利于电视行频的稳定显示。仔细测量传输前（ P203 处）行同步信号周期并计算出行扫描频率。注意：示波器的时间轴应在 10-25s 档。2) 将示波器的同步源选为 TV-V，有利于电视场频的稳定显示，再测量场同步信号的周4期并计算出场扫描频率。注意：示波器的时间轴应在 5-10ms档。6实验数据记录及分析：1) 接通小摄像头电路，用不透明物体挡住镜头，观察 P203 P200点的波形，并记录P203点的
7、波形。2) 完成以下表格：扫描类型 周期 频率行扫描 场扫描 3) 正常工作时的同步头幅度 V ，正常工作时的视频信号总幅度 V。六、 思考题P200点处，当视频信号总幅度的大小偏离正常数值，或同步头幅度在总幅度中所占的比例出现异常时，图象画面分别会出现怎样的变化？为什么？5实验十光通信 WDM原理及模、数双向混合传输光通信实验第一部分 光波分复用器的光串扰参数测量一、 实验目的1. 了解光波分复用器的工作原理及其结构。2. 掌握光波分复用器的正确使用方法。3. 掌握它主要特性参数的测试方法。二、 实验内容1. 学习波分复用器的结构及原理。2. 测量波分复用器的光串扰。三、 实验仪器1. RC
8、-GT-II光纤通信原理实验箱2. 光功率计3. FC/PC波分复用器两只4. FC/PC光纤跳线四根四、 基本原理1波分复用器的光串扰：波分复用器的光串扰即为其隔离度，其测试原理、框图如图所示：图 10.1 波分复用器光串扰的测量原理图上图中波长为 1310nm、1550nm 的光信号经波分复用器复用以后输出的光功率分别为 P1、P2，解复用后分别输出的光信号，此时从 1310窗口输出 13lOnm的光功率为 P11，输出 1550nm的光功率为 P12；从 1550窗口输出 1550nm的光功率为 P21，输出 1310nm的光功率为 P22。将各数字代入下列公式：上式中 L12、L21
9、即为相应的光串扰。由于便携式光功率计不能只测 1550nm的光功率而完全滤除波长 13lOnm光波，同样也不能只测式 10.1 式 10.261310nm的光功率而完全滤除 1550nm光波。所以改用下面的方法进行光串扰的测量。测量 1310nm的光串扰的方框图如 10.2(a) 虚线所示：测量 1550nm的光串扰的方框图如 10.2(b) 虚线所示：图 10.2 波分复用器光串扰的测量框图上式中 L12，L21 即是光波分复用器相应的光串扰。实验实际测量中，由于光纤接口损耗较大，会产生较大误差，因此，舍去前一个波分复用器，P1（P2）为 1310nm（1550nm）输出窗口的光功率。2.波
10、分复用器的插入损耗：插入损耗是波分复用器的主要性能，指当一个光纤传输系统接入光合波分波器后,系统要产生附加的功率损耗,这个附加的功率损耗称为插入损耗。在实验实际测量中：测量 1310nm的插入损耗的方框图如 10.3(a) 虚线所示：测量 1550nm的插入损耗的方框图如 10.3(b) 虚线所示: 上式中 L11，L22 即是光波分复用器相应的插入损耗。式 10.3式 10.4式 10-5式 10-67图 10.3 波分复用器插入损耗的测量框图五、实验步骤（以下实验步骤以 1310nm光端机的计算机接口一部分讲解，即实验箱左边的模块，以下为测量1310端口的光串扰。1550nm 光端机部分与
11、其相同）注意：由于光纤连接损耗过大，因此实验实际采取了简易测量法，省略了波分复用器 1。1 连接导线：关闭系统电源，将 FY-OUT与 1310nm光发送模块的数字信号输入端口 P202连接，(固定速率数字信号源模块)的输出端 D1、D2、D3、分别对应接到“固定速率时分复用复接端”接口 D_IN1、D_IN2、D_IN3。2 测量 P1：用光纤直接连接 1310nm输出窗口，测量光功率 P1。3 波分复用器的连接：将一个波分复用器“IN”端与步骤 2中光纤相连，光纤另一端接在1310nm输出窗口上。4 将光功率计选择波分复用器 1310nm档，测出 P11。5 将 P1、P11 代入式 10
12、.3中算出波分复用器的光串扰。6 自选设计实验测量波分复用器的插入损耗。7 关闭系统电源开关。拆除导线以及光学器件。将各实验仪器摆放整齐。六、实验数据处理与分析1. 记录各实验数据，根据实验结果算出波分复用器的光串扰。2. 试设计实验，用于测量波分复用器的插入损耗。1310nm P1= P11 = P22 = 串扰= 插损=1550nm P2 = P12 = P21 = 串扰= 插损=8第二部分 波分复用原理及应用实验一、 实验目的1. 了解光纤接入网波分复用原理。2. 掌握波分复用技术及实现方法。二、 实验内容1. 了解波分复用原理2. 掌握波分复用在光纤通信中的应用三、 实验仪器1. RC
13、-GT-II光纤通信原理实验箱2. 双踪模拟示波器3. FC-FC波分复用器两个4. FC-FC法兰盘一个 四、基本原理WDM技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率(或波长)不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输；在接收端，再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立的(不考虑光纤非线性时)，从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。波分复用系统原理图如图 10.4所示
14、。光 源 A1光 源 2光 源 An分 波 器合 波 器 检 波 A1检 波 2检 波 An信 道信 道信 道信 道信 道信 道图 10.4 WDM 原理图完整的 WDM系统由以下两类部分组成：一类是 WDM分波前后所须的元件，如EDFA、MuxDeMux (合波分波器)便属此类；一类是 WDM的应用，如 OADM(Optical AddDrop Multiplexer，光分插复用器)、OXC(Optical Cross Connects，光交叉连接器)。EDFA是 WDM系统中最重要的元件之一，不需经光电转换便可放大光能量。在 EDFA的制造上是以常规石英系光纤为母材掺进铒离子，由于铒离子的
15、掺入，提供了一个 1550nm的能带，使得原本的讯号和高功率泵激激光(pumping laser，波长 980nm或 1480nm，功率 101500mW)得以提高光讯9号的强度，而不需将光讯号转成电讯号后才得以放大。MuxDeMux 是 WDM系统使用中不可或缺的两种元件。也就是我们常说的波分复用、解复用器。DWDM使光导纤维网络能同时传送数个波长的讯号，而 Mux则是负责将数个波长汇集至一起的元件；DeMux则是负责将汇集至一起的波长分开的元件。OADM 是 WDM系统中一个重要的应用元件，其作用是在一个光导纤维传送网络中塞入取出(Add-Drop)多个波长信道；置 OADM于网络的结点处
16、，以控制不同波长信道的光讯号传至适当的位置。OXC设置于网络上重要的汇接点，汇集各方不同波长的输入，再将各讯号以适当的波长输送至合适的光导纤维中。它可提供光导纤维切换(Fiber switching，连接不同光导纤维，波长不转换)、波长切换 (Wave length switching，连接不同光导纤维，波长经转换)、及波长转换(Wave length conversion，输出至同一光导纤维，波长经转换)三种切换功能。OXC 并提供路由恢复、波长管理、及业务弹性调度。单模光纤的传输谱分为四个窗口：12801350nm，简单可称为13lOnm窗口，也称第二波段；15301560nm，简称为 1550nm窗口，也称为第三波段或 C波段； 15601620nm，简称为第四波段或 L波段；13501530nm，简称为第五波段。考虑到单模光纤在 131
