北邮-光纤通信实验报告

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1、北京邮电大学信息与通信工程学院光纤通信实验报告北京邮电大学光纤通信实验报告 学 院：信息与通信工程学院 班 级：2012 学 号：2012 姓 名： 日 期：2015-6-8一 OTDR的使用1. 实验原理 OTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成。OTDR就测量回到OTDR端口的一部分散射光。这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减（损耗/距离）程度。形成的轨迹是一条向下的曲线，它说明了背向散射的功率不断减小，这是由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信号都有所损耗。 给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以标明出来，如果波长已知

2、，它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。 在高波长区（超过1500nm），瑞利散射会持续减小，但另外一个叫红外线衰减（或吸收）的现象会出现，增加并导致了全部衰减值的增大。因此，1550nm是最低的衰减波长；这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长。很自然，这些现象也会影响到OTDR。作为1550nm波长的OTDR，它也具有低的衰减性能，因此可以进行长距离的测试。而作为高衰减的1310nm或1625nm波长，OTDR的测试距离就

3、必然受到限制，因为测试设备需要在OTDR轨迹中测出一个尖锋，而且这个尖锋的尾端会快速地落入到噪音中。 菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如玻璃与空气的间隙。在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。因此，OTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。 OTDR的工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一个信号，然后观察从某一点上返回来的是什么信息。这个过程会重复地进行，然后将这些结果进行平均并以轨迹的形式来显示，这个轨迹就描绘了在整段光纤内信号的强弱。2. 实验结果固定脉冲的宽度为4us，以0.05的步进改变n的

4、值，测量并记录光纤长度和端到端衰减变化，结果如下图：折射率n 光纤长度（Km）端到端衰减（dB）单位平均衰减（dB/km）1.400011.60183.740.3221.4500 11.20193.740.3441.500010.82853.750.3461.550010.47923.730.356 可以看出：在一定范围内，随着使用的光纤折射率n增大，端到端的衰减差异较小；光纤长度变小，单位平均衰减变大。二 插入损耗法测量光纤的损耗1. 实验原理利用如下公式测量一段光纤的损耗特性其中，A是被测光纤的损耗与连接器损耗之和，忽略连接器损耗，光纤长度为L，则光纤的损耗系数为=A/L （dB/km）2

5、. 实验步骤没有接入被测光纤时候的功率为P1，视为该段光纤的输入功率；接入被测光纤之后的功率为P2，视为该段光纤的输出功率。3. 实验结果实验中选择的光纤长度为18962m，光信号的波长为1300nm.经过测量，可计算出对应的损耗系数，如下表所示： 波长/nm未接入光纤时的损耗P1/dBm接入光纤时的损耗P2/dBm 光纤长度/km 衰减常数 dB/km1300-1.09-9.8018.9620.46三 脉冲展宽法测量多模光纤的带宽1. 实验原理 如上图所示为多模光纤时域法带宽测试原理框图。 从光发模块输出窄脉冲信号， 首先使用跳线（短光纤）连接激光器和光检测器，可以测出注入窄脉冲的宽度1；然

6、后将待测光纤替换跳线接入，可以测出经待测光纤后的脉冲宽度2 。 经过理论推导可以得到求解带宽公式：2. 实验步骤 接跳线测试： （1） 打开测试仪电源开关（位于背面），前面板上的电源指示灯亮； （2） 将示波器输入端与本仪器 850nm 的“RF OUT”输出端用信号线接好； （3） 用一根光纤跳线将 850nm 的 “OPTICAL IN”和“OPTICAL OUT”连接起来； （4） 进行示波器操作： a) 按 AUTOSCALE 键调出波形； b) 点击 TIME BASE 键，并通过右下方旋钮调整脉冲至适当宽度 ( 一般设置为 10.0ns/div)； c) 点击 t 、V 键，显示屏

7、右方会出现 V markers(off/on)、 V markers(off/on) 选框，先通过右侧对应按键将 V markers 设为 on，分别调节 V marker1 和 V marker2 测出脉冲高度并找出脉冲半高值；再将 V markers 设为 on，分别调节 t marker1 和 t marker2 使其与脉冲半高值相交。 则有 t marker2-t marker1 即为脉冲半高全宽。 d) 将光纤换成跳线。接光纤测试： 换下该光纤跳线，接入待测光纤用同样方法测出 2。 3、实验结果 波长/nm接入跳线的时延1/ns接入光纤的时延2/ns脉冲响应宽度/ns单位长度光纤带宽

8、B/GHz8501.6102.0211.2230.363四 半导体激光器的光谱测量 在半导体激光器的光谱测量实验中，仪器的使用方法较为简单，我们按照给出的操作手册依步骤进行实验，很快就得出了实验结果。实验结果如下图所示：1. 峰值波长和3dB带宽峰值波长为1551.1826nm，光谱宽度为0.0918nm，边模抑制比是2.628dB。2. -20dB带宽峰值波长为1551.1792nm，光谱宽度为0.1904nm。五 实验总结晚上的实验自己和同组的同学做了4个实验，实验中我和队友记录了数据，实验后对数据进行了处理和分析，老师做了误码率和眼图的演示实验。1. OTDR实验中花了一定的时间对仪器功

9、能过程进行熟悉，还有对各项参数的概念进行理解，之后的操作较简单，误差较小。2. 脉冲展宽法测光纤带宽实验中产生了少量误差，原因可能是因为光线跳线的接线头接触不良引起的。3. 插入法测衰减系数的实验比较容易操作的，但是接头处没有对齐可能会引起的损耗。4. 光谱特性测量实验主要是读取了峰值波长，光谱宽度和边模抑制比，并观察了一下光纤信号的频谱图。六 心得体会总的说来，本次光纤通信实验的操作还是较为简单的，虽然只有一次机会，但是接触到了很多新仪器，设备非常精密而且昂贵，我们操作起来十分小心，期间在测量插入法损耗时遇到了问题，不管怎么测量，数值始终很小，和标称值有较大的差距，达不到预期效果，后来多亏了老师的耐心解答，我们发现原来是接口没有对齐，感谢老师的帮助，弥补了我在光纤通信理论知识方面的不足。实验课的最后，老师演示了一套光纤传输系统的基本流程，使用了损耗器模拟实际传输中的干扰和损耗，从而在接收端观察眼图，同时利用误码仪测试误码率，让我对光纤传输的整个系统有了更全面的认识和了解。通过本次光纤通信实验，我明白了在学好了理论知识以后，还需要在实际使用中学会解决问题。仪器的操作通过多练可以熟悉，而没有扎实的知识基础，这一切都无从谈起，这次实验也让我对今后的学习和实验更有信心。