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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划病例报告单模光纤实验报告班级姓名学号第一章：实验2电光、光电转换传输实验一、实验目的1.了解本实验系统的基本组成结构；2.初步了解完整光通信的基本组成结构；3.掌握光通信的通信原理。二、实验仪器1.光纤通信实验箱双踪示波器单模尾纤1根4.信号连接线2根三、基本原理本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。实验系统基本组成结构如下图所示：图实验系统基本组成结构在本实验系统中，电
2、发射部分可以是M序列，可以是各种线路编码，也可以是语音编码信号或者视频信号等，光信道可以是1310nmLD+单模光纤组成，可以是1550nmLD+单模光纤组成，也可以是850nmLED+多模光纤组成。需要说明的是本实验系统中提供的两种工作波长的数字光端机，都是一体化结构。光端机包括光发射端机TX，光接收端机RX。其数字电信号的输入输出口，都由铜铆孔开放出来，可自行连接。一体化数字光端机的结构示意图如下：光接收输入图一体化数字光端机结构示意图光发射输出四、实验步骤1.关闭系统电源，将光跳线分别连接TX1310、RX1310两法兰接口，注意收集好器件的防尘帽。2.打开系统电源，液晶菜单选择“码型变
3、换实验CMI码PN”。确认，即在P101铆孔输出32KHZ的15位m序列。3.示波器测试P101铆孔波形，确认有相应的波形输出。4.用信号连接线连接P101、P201两铆孔，示波器A通道测试TX1310测试点，确认有相应的波形输出，调节W201即改变送入光发端机信号幅度，最大不超过5V。即将m序列电信号送入1310nm光发端机，并转换成光信号从TX1310法兰接口输出。5.示波器B通道测试光收端机输出电信号的P202测试点，看是否有与TX1310测试点一样或类似的信号波形。6.按“返回”键，选择“码型变换实验CMI码设置”并确认。改变SW101拨码器设置，以同样的方法测试，验证P202和TX1
4、310测试点波形是否跟着变化。7.轻轻拧下TX1310或RX1310法兰接口的光跳线，观测P202测试点的示波器B通道是否还有信号波形？重新接好，此时是否出现信号波形。8.以上实验都是在同一台实验箱上自环测试，如果要求两实验箱间进行双工通信，如何设计连接关系，设计出实验方案，并进行实验。9.关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。注：本实验也可选择选择工作波长为1550nm和扩展模块的光信道。五、实验结果1.画出实验过程中测试波形，标上必要的实验说明。2.结合实验步骤，叙述光通信的信号变换、传输过程。3.画出两实验箱间进行双工通信的连接示意图，标上必要的实验说明。4.如果将光跳线分别连接TX1
5、310、RX1550两法兰接口，P204测试点是否有信号，信号与TX1310是否一样，写出你的答案，通过实验验证你的答案。1.Tx1310P202CMI(转载于:写论文网:病例报告单模)码设置后P2022电信号在前置电路中调制光信号，光信号从Tx口输出，从Rx口输入，然后转换为电信号，p202口可测。4.P204可以收到信号，但是同Tx1310不同第二章：实验1数字光发端机的平均光功率测量一、实验目的1.了解数字光发端机平均光功率的指标要求；2.掌握光发端机输出光功率的测试方法。二、实验仪器1.光纤通信实验箱双踪示波器3.光功率计4.信号连接线1根三、基本原理平均光功率是指给光发端机的数字驱动
6、电路送入一伪随机码二进制序列为测试信号，用光功率计直接测试光发端机的光功率，此数值即为数字发送单元的平均光功率。平均光功率是在额定电流下测得的，否则结果有偏差。实验测量结构示意图如下图所示：图平均光功率测试结构示意图四、实验步骤1.关闭系统电源，按照图将1310nm光发射端机的TX1310法兰接口、FC-FC单模尾纤、光功率计连接好，注意收集好器件的防尘帽。2.打开系统电源，液晶菜单选择“码型变换实验-CMI码设置”确认，即在P101铆孔输出32KHZ的SW101拨码器设置的8比特周期性序列，如。3.示波器测试P101铆孔波形，确认有相应的波形输出。4.用信号连接线连接P101、P201两铆孔
7、，示波器A通道测试TX1310测试点，确认有相应的波形输出，调节W201即改变送入光发端机信号幅度最大，实验八单模光纤损耗测试实验光时域反射仪是一种相当复杂的仪表，它广泛地应用于实验室和现场。它所采用的测试技术也常称为后向散射测试技术。它能测试整个光纤网络链路的衰减并能提供和光纤长度有关的衰减细节；OTDR还可测试光纤线路中接头损耗并可定位故障点位置；OTDR这种后向散射测试具有非破坏性且只需在一端测试的优点。一、实验目的掌握OTDR工作原理；熟悉OTDR测试方法。二、实验内容利用OTDR测量一盘光纤的衰减系数和光纤总长度；测量两盘光纤连接处的接头损耗。三、基本原理OTDR由激光发射一束脉冲到
8、被测光纤中。脉冲宽度可以选择，由于被测光纤链路特性及光纤本身特性反射回的信号返回OTDR。信号通过一耦合器到接收机，在那里光信号被转换为电信号。最后经分析并显示在屏幕上。由于时间乘以光在光纤中的速度即得到距离，这样，OTDR可以显示返回的相对光功率对距离的关系。有了这个信息，就可得出有关链路的非常重要的特性。可以从OTDR得出的光路信息有：距离：链路上特征点的位置，链路的长度等。损耗：单个光纤接头的损耗。衰减：链路中光信号的衰减。反射：一事件的反射大小，如活动连接器。图1为OTDR测试的一般原理。它显示了OTDR测试链路上可能出现的各类事件。衰减及其测试方法：光纤衰减和波长密切相关。衰减系数随
9、波长变化的函数?(?)被称之为损耗谱。人们最感兴趣的是工作波长下的衰减系数，如在?=1310nm、1550nm等波长下的衰减系数。在光纤长度Z1和Z2之间，波长为?的损耗R(?)可由下式定义：R(?)?10logP1(dB)P2P1和P2分别表示传过光纤截面点Z1和Z2的光功率。如果P1和P2之间的距离为L，可用下式计算出每单位距离的损耗，即衰减系数?(?)。?(?)?P10log1(dB/Km)Z1?Z2P2P10log1(dB/Km)LP2图1用OTDR测试的一般原理入射到光纤的光脉冲随着在光纤中传播时被吸收和散射而被衰减。一部分散射光返回入射端。通过分析后向散射光的强度及其返回入射端的时
10、间，可以算得光纤损耗。假设入射光脉冲宽度为T、功率为P(0)，这束光脉冲以群速度Vg在光纤中传播，假设耦合进光纤中的光功率为P0,考虑沿光纤轴线上任一点Z,设该点距入射端的距离为z,那么该点的光功率为：p(z)?P(0)exp?f(x)dx(1)0z式中，?f(x)是光纤前向衰减系数。若光在Z点被散射,那么该点的背向散射光返回到达入射端时的光功率为：ps(z)?s(z)p(z)exp?b(x)dx(2)0z式中，s(z)是光纤在Z点的背向散射系数,s(z)具有方向性;?b(x)是光纤背向衰减系数。将(1)式代入(2)可得：ps(z)?P(0)s(z)exp?(?f(x)?b(x)dx(3)0z
11、考虑光纤中有2点Z1和Z2,其距入射端的距离分别为z1和z2(z2z1),这2点的背向散射光到达输入端时为ps(z1)和ps(z2),则由(3)式得z2ps(z1)s(z1)?exp?(?f(x)?b(x)dxz1ps(z2)s(z2)对上式两边去对数得：?z2z1(?f(x)?b(x)dx?lnps(z1)s(z)?ln1ps(z2)s(z2)一般认为光纤的损耗和光纤的结构参数沿轴向近似均匀,即认为前向衰减系数和背向衰减系数不随长度z而变,有?f(z),?b(z),并认为背向散射系数也不随长度而变即s(z1)?s(z2),则Z1和Z2两点间损耗系数为：?f(x)?b(x)?p(z)1lns1
12、(6)z2?z1ps(z2)由于损耗为正向和反向之和,因此可用?=1/2?f(z)+?b(z)表示Z1点到Z2点这段光纤的平均损耗系数,由(6)式有：?1lnps(z1)?lnps(z2)2(z2?z1)由上式原理可通过OTDR的测试测定一段光纤的平均损耗系数，式中的ps(z1)、ps(z2)的值可以从OTDR显示屏上的连续背向散射轨迹的幅度得到,进而可求出平均损耗系数?。与距离有关的信息是通过时间信息而得到的，OTDR测量发出脉冲与接收后向散射光的时间差,利用折射率值将这一时域信息转换成距离：Z?ct2ng其中为光在真空中的速度(3108/)方向耦合器：方向耦合器就是光分路耦合器。它把一束光
13、分裂为两路光作不同方向的耦合。光时域反射仪能在光纤的一端进行测量，就是利用了方向耦合器来实现的。这种方向耦合器要能把光分路耦合，同时还要能消除或减少前端的菲涅耳反射。最简单的方向耦合器如图2所示。它是由一块半反射镜和匹配液盒组成。入射光一路透过半反射片注入光纤，一路经过半反射片反射，用作入射光功率监测。背向瑞利散射光，一路透过半反射片到光源，另外一路经过半反射片反射耦合到检测器。这样就把入射光和背向散射光分离开来，光源和检测器都在光纤的同一端，测量能在同一端进行。为了减弱从光纤前端面来的反射光和杂散光的影响，可把光纤的前端面和半反片放置在盛满匹配液的盒里。图2半反片和匹配液盒组成的方向耦合器这
14、种由半反片和匹配液盒组成的方向耦合器，光路调整困难，而且要用匹配液，不适于现场应用。目前较广泛使用的是整体的方向耦合器Y分路器，其三端通过尾纤分别与光源A、待测光纤B和检测器C直接耦合，如图3所示。图3熔锥型光纤耦合器这种Y型整体的耦合器比上述组合式插入损耗小，稳定可靠，调节对准方便，还有体积小、重量轻、价格低廉等特点，所以得到广泛使用。另一种整体的方向耦合器是利用晶体双折射特性设计的。如图4所示的是利用格兰汤姆生棱镜做成的方向耦合器。光源图4晶体型方向耦合器如图所示，当具有两个互相垂直偏振方向的激光入射到晶体棱镜时，由于入射光与光轴垂直，被分为o光和e光。在晶体胶合面，对于o光入射角?大于临
15、界角，因此o光发生全反射，而e光则透过树胶层注入被测光纤。因为普通光纤不具有保偏特性，经光纤传输出来的背向散射光变成部分偏振光。背向散射光进入棱镜，同样分为o光和e光，e光透过棱镜，o光被全反射而被检测器接收。至于前端菲涅耳反射光，因为是线偏振光e光入射到端面，端面反射的仍然是e光，因此沿原路透过树胶层而不能为检测器所接收。这样，采用晶体方向耦合器就完全消除了前端强烈的菲涅耳反射。晶体方向耦合器用于OTDR，虽然具有很好的效果，但其缺点是加工困难，价格昂贵。反射事件与非反射事件：图2中显示出非反射事件的例子。光纤熔接点与弯曲点会引起损耗但通常不会引起明显反射。光纤中活接头、机械式熔接点、裂缝等将会引
