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1、光纤通信实验报告班级：通信 1101 班姓名： 廖喜君学号：201103110109指导老师：郭淑琴目 录实验 1 半导体激光器及光无源器件测试 .3实验 1.1 半导体 LD 光源的 P-I 曲线绘制实验 .3实验 1.2 光衰减器的性能指标测量 .6实验 2 光纤传输系统及眼图观测 .9实验 2.1 加扰、解扰原理及光传输实验 .9实验 2.2 光纤信道眼图观察 .15实验 3 模拟/数字电话光纤传输系统实验 .19实验 4 数字时分复接系统光通信实验 .30实验 1 半导体激光器及光无源器件测试实验 1.1 半导体 LD 光源的 P-I 曲线绘制实验一、实验目的1了解半导体激光器平均输出
2、光功率与注入电流的关系；2掌握半导体激光器 P-I 曲线的测试及绘制方法。二、实验仪器1.光纤通信实验箱（激光/探测器性能测试模块）2.20M验原理1半导体激光器的功率特性示意图：pIth I自发辐射受激辐射输入电信号输入光信号图 2.3.1 激光器的功率特性示意图半导体激光器的输出光功率 P 与驱动电流 I 的关系如图 2.3.1 所示，该特性有一个转折点，相应的驱动电流称为门限电流（或称阀值电流） ，用 Ith 表示。在门限电流以下，激光器工作于自发辐射，输出荧光，功率很小，通常小于 100pw；在门限电流以上，激光器工作于受激辐射，输出激光，功率随电流迅速上升，基本上成直线关系。激光器的
3、电流与电压的关系相似于正向二极管的特性，但由于双异质结包含两个 PN 结，所以在正常工作电流下激光器两极间的电压为 1.2V。P-I 特性是选择半导体激光器的重要依据，在选择时，应选阀值电流 Ith尽可能小，Ith对应 P 值小的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，消光比大，而且不易产生光信号失真。且要求 P-I 曲线的斜率适当。斜率太小。则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦：斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，激光二极管可以看作为一种光学
4、振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增益的条件称为阀值条件。一般用注入电流值来标定，也即阀值电流 Ith，当输入电流小于 Ith时，其输出光为非相干的荧光，类似于 LED发出光，当电流大于 Ith时，则输出光为激光，且输入电流和输出光功率成线性关系。该实验就是对该线性关系进行测量，以验证 P-I 的线性关系。在实验中所用到半导体激光器其输出波长为 1310nm,带尾纤及 FC 型接口。实验中半导体激光器电流的确定通过测量串联在光端机信号输入电路中电流表的电流值。电 光测试数据光发射端 机P201PFC 头细
5、尾纤图 2.3.2 P-I 曲线测试连接示意图IK02TP2020TP203四、实验步骤1.关闭系统电源，按照图 2.3.2 将激光/探测器性能测试模块、光功率计、电流表连接好。2将电流表（直流档）接 TP202，TP203，正表笔接 TP202，负表笔接 TP203，将 K02 跳线器拔掉。用尾纤将光功率计与 TX1310 法兰输出相连。3用锚孔连接线将 P201 信号输入口接地。4将 K01 跳线器拔掉，加电后即可开始实验。5. 按照下表调整 W202，达到相应的电流值（顺时针调激光管输入电流减小） ，测出与电流相对应的光功率。电流 I（mA） 4.6 5.0 5.5 6.0 6.5 7.
6、0 7.5 8.0 8.5 9.0功率 P（dB）电流 I（mA） 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 13.0 13.5 14.0 15.0功率 P（dB）7以横轴为为电流 I，纵轴为功率 P，按照上表画出其相应的 P-I 曲线。另外，如果配置了 LED 扩展模块（选配） ，可以测试 LED 光源的 P-I 曲线。8测试完毕后，关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽，插好 K01、K02 跳线器。五、实验结果1.整理 P、I 数据，绘制 P-I 曲线。2.若配置的 LED 的 850nm 光传输系统模块，测试 LED 光源的 P-I 曲线，对比测试的1310nmLD 的
7、 P-I 曲线有什么不同，得出你的结论。1、P、I 实验数据电流I（mA）4.6 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0功率P（dBm）-53.00-52.25-51.37-50.48-49.40-48.26-47.10-45.80-43.70-38.94电流I（mA）9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 13.0 13.5 14.0 15.0功率P（dBm）-33.60-30.42-28.64-27.28-26.18-25.39-24.18-23.69-23.10-22.41电流I（mA）4.6 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.
8、5 8.0 8.5 9.0功率P（uw）0.00490.005750.007280.008890.0110.01490.01950.02620.04250.128电流I（mA）9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 13.0 13.5 14.0 15.0功率P（uw）0.4370.94 1.39 1.89 2.39 2.87 3.87 4.38 4.76 5.168图如下所示01234564.6 6.5 8.5 10.5 13功 率 P（ uw）2、实验 1.2 光衰减器的性能指标测量一、实验目的1.了解光衰减器的指标要求；2.掌握光衰减器的测试方法。二、实验仪器1.光纤通信
9、实验箱2.20M 双踪示波器3.光功率计（FC-FC 单模尾纤） 4.光衰减器(1310nm/1550nm)5.信号连接线 2 根三、基本原理（一）一般地光衰减器可分为两类，即固定光衰减器和可变光衰减器。1. 固定光衰减器固定光衰减器是一种可根据工程需要提供不同衰减量的精密器件，可分为在线式和法兰式。主要的用途是：（1）调整光中继器之间的增益，以便建立适当的光输出；（2）光传输系统设备的损耗评价及各种实验测试要求。2. 可变光衰减器（1）可对光强进行连续可变和步进调节的衰减，主要用途和设计目标： 评价光纤传输系统中作为误码率函数的信噪比 S/N。 光功率计制造中标志刻度。 光纤传输设备损耗的评
10、价。 光端机中作为光接收机接口扩大接收机动态范围。 用于光纤测量仪器，做光线路试验与测试用。为此，可变光衰减器应有高的精度和宽的可调衰减范围。（2）结构与工作原理可变光衰减器的结构原理图如图 3.2.1 所示：图 3.2.1 可变光衰减器的原理结构图（二）光固定/可调衰减器测量结构示意图，如下图所示：电 光伪随机码序列光发射端 机TX1550P光固定/可调衰减器图 3.2.2 平均光功率测试结构示意图四、实验步骤1.关闭系统电源，按照前面实验中的图 3.1.2(a)将 1550nm 光发射端机的 TX1550 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
11、电源，液晶菜单选择“光纤测量实验平均光发功率”确认，即在P103（P108）铆孔输出 32KHZ 的 31 位 m 序列。3.示波器测试 P103（P108）铆孔波形，确认有相应的波形输出。4.用信号连接线连接 P103（P108） 、P203 两铆孔，示波器 A 通道测试 TX1550 测试点，确认有相应的波形输出，调节 W205 即改变送入光发端机信号（TX1550）幅度最大（不超过5V） ，记录信号电平值。即将 32KHZ 的 31 位 m 序列电信号送入 1550nm 光发端机，并转换成光信号从 TX1550 法兰接口输出。5.调节光功率计工作波长“1550nm” 、单位“mW” ，读
12、取此时光功率，即为 1550nm 光发射端机在正常工作情况下，对于 31 位 m 序列的平均光功率，记录光功率 P1。6.关闭系统电源，按照图 3.2.2 将固定（可调）衰减器串入光发射端机与光功率计之间，注意收集好器件的防尘帽。7.重复步骤 2、4，测得衰减后的光功率 P2， 按 )(102dBPLgi光纤 透镜反射光束可旋转衰耗板公式计算即为衰减器的衰减量。若为固定衰减器，则将测得值与其标注的衰减量进行比较，算出其衰减精度（一般±10%） 。若为可调衰减器，慢慢调节其衰减量，记下 P2 的变化范围，算出此可调衰减器的衰减范围。8.关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。注：本实验
13、也可选择工作波长为 1330nm 的 LD 光发射端机。五、实验结果1.通过测试得出待测固定衰减器的衰减量，计算出其衰减精度，标上必要的实验说明。2.若为可调衰减器，记录其衰减量范围。3.查找资料,陈述固定衰减器和可变衰减器主要的用途和指标。加光衰减器之前：P1= 2.857 uw 加光衰减器之后：拧紧：P2= 2.782 uw 未拧紧：P2 = 1.532 uw 插入损耗：Li =10*log(2.781/2.875)= -0.14 dB Li=10*log(1.532/2.875)= -5.33 dB 3、作用：消除通信线路中的过大信号指标：衰减量和插入损耗、光衰减器的衰减精度、 回波损耗
14、实验 2 光纤传输系统及眼图观测实验 2.1 加扰、解扰原理及光传输实验一、实验目的1掌握扰码规则；2了解扰码的性能；3了解光纤通信中扰码的选码原则。二、实验仪器1光纤通信实验箱220M 双踪示波器3FC-FC 单模光跳线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。在本实验中，涉及的电发射部分有两个功能模块： 8 位的自编数据功能和扰码功能。涉及的电接收部分就是时钟提取和再生功能、相应的解扰功能。扰码光纤通信基本组成结构如下图所示：光 电电 光光纤 1310nmLD+单模加扰线路编码 光发射 光接收TP201 TP202自编数据判决再生图 6.4.1 CMI 码光纤通信基本组成结构下面对数字信号加扰码进行分析和讨论：减少连“0”码（或连“”码）以保证位定时恢复质量是数字基带信号传输中的一个重要问题。将二进制数字信息先作“随机化”处理，变为伪随机序列，能限制连“0”码（或连“”码）的长
