06级光纤通信实验讲义ifr.docx

光纤通信信原理与与应用实验讲义义南阳师范范学院物物理与电电子工程程学院编订人：海涛目 录实验一双双光纤通通信传输输认识11实验二激激光器PPN特特性曲线线测量88实验三自自动功率率控制(APCC)原理理12实验四光光接收机机电路原原理200实验五数数字信号号电光、光光电传输输24实验六模模拟信号号电光、光光电传输输26实验七光光纤通信信线路码码29实验八波波分复分分(WDDM)光光纤通信信35实验九电电话语音音光传输输42实验十二二八台计计算机单单/双光纤纤全双工工通信传传输466实验一 双光纤纤通信传传输认识识光纤通信信是近代代通信发发展的一一个重要要部分，初初步了解解光纤通通信的基基本组成成，建立立光纤通通信的基基本概念念。一、实验验目的1了解解双光纤纤通信传传输实验验箱的结结构。 2了解解各模块块的功能能和作用用。 3了解解双光纤纤通信传传输实验验的特点点。二、实验验内容 1熟悉悉双光纤纤通信传传输实验验箱各模模块的功功能和作作用。 2熟悉悉双光纤纤通信传传输实验验箱的使使用与操操作。3了解解双光纤纤通信的的波分复复用传输输方法。 三、实验验仪器THKEEGC-2 型型实验箱箱一台、FFC/PPC 连连接器一一只、113100nm/15550nmm 波分分复用器器两只(接头类类型：FFC/PPC)、示示波器一一台。 四、实验验箱结构构、特点点 (一) 结构简简介 实验系统统结构见见图 11-1 所示。光光纤通信信传输实实验系统统采用模模块化结结构设计计，分为为左右两两大模块块(两套光光纤发送送接收系系统)，每一一个模块块中又由由许多子子模块组组成：图 1-1 双双光纤通通信传输输实验箱箱模块结结构图113310nnm 光光发送接接收系统统 1）固定定速率时时分复用用/解复复用模块块 复接模块块：三路路串行数数据输入入接口，一一路串行行数据输输出接口口。完成成将三路路串行数数据打包包成一路路串行数数据，结结合解复复用模块块及光纤纤收发模模块即可可完成三三路串行行数据的的单光纤纤传输。解复用模模块：一一路串行行数据输输入接口口，二路路并行数数据(三路数数据中的的一路是是帧信号号)直接输输出到 LEDD 灯显显示。完完成将一一路串行行数据还还原成二二路并行行数据，结结合复接接模块及及光纤收收发模块块即可完完成三路路串行数数据的单单光纤传传输。接口参数数：三路路输出数数据的速速率：664Kbbps 接口类型型：NRRZ。 固定速率率数据信信号源模模块此模块产产生三路路速率为为 644K 的的单极性性不归零零码(NNRZ)，数据据信号帧帧长为 8 位位，其中中两路可可作为数数据信息息，每路路 8 位位，另外外 8 位位中的 7 位位可作为为集中插插入帧同同步码。通通过拔动动开关，可可以很方方便地改改变码信信息，并并由发光光二极管管指示。 固定速率率时分复复用复接接模块此模块将将固定速速率数据据信号源源模块产产生的三三路 NNRZ 码复接接成一路路速率为为 1228K 的信号号，该信信号由 24 位信息息组成，其其中 116 位位为数据据信息，另另外 88 位作作为帧同同步码。固定速速率时分分复用分分接模块块此模块将将固定速速率时分分复用复复接模块块产生的的信号分分接，还还原成与与固定速速率数据据信号源源模块拔拔动开关关相对应应的并行行数据信信息，并并通过发发光二极极管指示示。2）变速速率时分分复用/解复用用模块复接模块块：四路路串行数数据输入入接口，一一路串行行数据输输出接口口。完成成将四路路串行数数据打包包成一路路串行数数据，配配合解复复用模块块及光纤纤收发模模块即可可完成四四路串行行数据的的单光纤纤传输。解复用模模块：一一路串行行数据输输入接口口，四路路串行数数据输出出接口。完完成将一一路串行行数据还还原成四四路串行行数据，配配合复接接模块及及光纤收收发模块块即可完完成四路路串行数数据的单单光纤传传输。接口参数数：四路路输入数数据的速速率：00644Kbpps 接口类型型：RSS2322、NRZZ 等。3）CMMI 编编译码模模块 编码模块块：将输输入的数数字信号号进行 CMII 编码码。译码码模块：将输入入的 CCMI 码进行行译码。由由CPLLD(EEPM332566)完成成。4）电话话接口模模块 此模块为为独立的的电话输输入、输输出接口口，通过过专用电电话接口口芯片实实现。5）PCCM 编编译码模模块 此模块通通过专用用芯片来来实现 PCMM 编译译码电路路，可同同时完成成两路信信号的编编译码。PCM 模块可以实现传输两路语音信号的功能，采用 TP3067 编译码芯片。6）可调调信号源源模块 此模块能能输出三三种模拟拟信号：方波、正正弦波、三三角波。频频率(00.510KKHz)可调。正正弦波幅幅度可调调。7）四个个串行通通信接口口模块 此模块配配有 RRS2332 接接口和信信号端口口 TXXD(发发送)和 RXXD(接接收)。与变变速率时时分复用用/解复用用模块及及光纤收收发模块块结合，可可实现自自发自收收通信实实验、两两台计算算机、四四台计算算机之间间的全双双工数据据光纤通通信实验验。若再再与两种种波长的的光纤收收发模块块结合可可完成二二八台计计算机之之间的全全双工数数据通信信实验。8）13310nnm 波波长光发发送模块块 主要完成成电光信信号的转转换，即即可传输输模拟信信号(包括视视频、音音频信号号)，又可可传输数数字信号号，同时时具有无无光告警警及光器器件损坏坏告警指指示。它它主要有有模拟调调制模块块和数字字调制模模块(包括：自动功功率控制制电路(APCC)、无无光检测测电路、光光器件损损坏检测测电路等等)组成。配配有视频频专用接接口。9）13310nnm 波波长光接接收模块块 主要完成成光电信信号的转转换，小小信号的的检测与与信号的的恢复放放大等功功能。它它主要有有光检测测电路、滤滤波电路路、第一一放大电电路、第第二放大大电路、判判决电平平调节电电路、整整形电路路等组成成。配有有视频专专用接口口。215550nnm 光光发送接接收系统统 15500nm 光发送送接收系系统中的的模块与与 13310nnm 光光发送接接收系统统的功能能一样。主主要是波波长不一一样。(二) 系统特特点1采用用对称模模块化双双光端机机设计，体体现了现现代性(如新型型器件 CPLLD)和和系统性性(各模块块既可单单独做实实验又可可灵活组组合做系系统实验验)。2光器器件全外外置设计计。3每个个光端机机自带数数字信号号源和终终端显示示模块，无无示波器器也可观观测实验验现象与与结果。4包含含双三路路固定速速率时分分复用模模块。5包含含双四路路固定速速率时分分复用模模块。6采用用高可靠靠性的接接插件，灵灵活搭线线，性能能稳定。7系统统自带两两片 CCPLDD 芯片片，并有有下载接接口和下下载线，可可进行二二次开发发。3双光光纤通信信的波分分复用传传输以模模拟信号号、数字字信号双双向通信信的波分分复用传传输为例例，介绍绍双光纤纤通信传传输实验验箱的特特点。由由实验老老师进行行演示。系系统结构构如图 1-22所示。图 1-2 模模拟信号号、数字字信号的的波分复复用传输输模拟信号号源（可可以是实实验箱自自带的信信号源；也可以以采用模模拟摄像像头，对对应的示示波器改改为监视视器。）接接入 113100nm 光端机机部分的的模拟信信号输入入端口，通通过光发发送器件件转换为为光信号号发送，经经光纤和和波分复复用器传传输后，由由 15550nnm 光光端机部部分光接接收器件件转换为为电信号号，经模模拟信号号输出端端口输出出，由示示波器（监监视器）显显示。数数字信号号源（RR_D11、R_DD2 等等）接入入 15550nnm 光光端机部部分的数数字信号号输入端端口，通通过光发发送器件件转换为为光信号号发送，经经光纤和和波分复复用器传传输后，由由 13310nnm 光光端机部部分光接接收器件件转换为为电信号号，经数数字信号号输出端端口输出出，由示示波器或或终端显显示模块块显示。五、实验验注意事事项1波分分复用器器属易损损器件，应应轻拿轻轻放。2光器器件连接接时，注注意要用用力均匀匀。六、演示示实验步步骤 1了解解双光纤纤通信传传输实验验箱的结结构对照图 1-11 了解解双光纤纤通信传传输实验验箱的结结构及各各功能模模块所在在区域。了了解各信信号输入入/输出端端口的位位置和意意义。2模拟拟信号、数数字信号号的波分分复用传传输（由由实验老老师演示示）1) 电电气实验验导线的的连接：关闭系统统电源，将将 13310nnm 光光端机的的模拟信信号源正正弦波输输出端 L_SSINEE（或模模拟摄像像头）与与13110nmm 光发发送模块块的模拟拟信号输输入端口口 L_AINN 相连连，将开开关 SS71 拨向右右边 (传输模模拟信号号)；将 115500nm 光端机机的固定定速率数数据信号号源输出出端 RR_D11 与 115500 nmm 光发发送模块块的数字字信号输输入端口口 R_DINN 相连连，将开开关 SS91 拨向左左边 (传输数数字信号号)。2) 光光路部分分的连接接：取下 13110nmm 光发发/光收端端口上的的红色橡橡胶保护护套。取一只只波分复复用器，取取下其双双光纤端端的两根根光纤的的橡胶保保护套。将波分分复用器器的 113100nm 端与 13110nmm 光发发送端口口(13310nnm TTX)的的连接器器对接，即即：将光光纤小心心地插入入连接器器，在插插入的同同时保证证光纤的的凸起部部分与连连接器的的凹槽完完全吻合合，然后后拧紧固固定帽即即可。同样将将波分复复用器的的 15550nnm 端端与 113100nm 光接收收端口(13110nmm RXX)的连连接器对对接。用同样样的方法法将另一一只波分分复用器器的 115500nm 端与与 15550nnm 光光发送端端口(115500nm TX)的连接接器对接接；同样样将波分分复用器器的 113100nm 端与 15550nmm 光接接收端口口(15550nnm RRX)的的连接器器对接。取一只只连接器器，取下下其两端端的保护护套；取取下两只只波分复复用器单单光纤端端的保护护套，分分别将它它们与连连接器连连接好。3) 模模拟信号号的观测测：开启系统统电源，分分别用示示波器（或或监视器器）观察察 13310nnm 光光发端机机的模拟拟信号输输入端 L_AAIN与与 15550nnm 光光收端机机模拟信信号输出出端 RR_AOOUT 的波形形。可调调节电位位器改变变模拟信信号源的的频率和和幅度。调调节电位位器 WW73 顺时针针旋转到到底，使使偏置电电流最大大。分别别调节电电位器 W711(输入入模拟信信号衰减减)和 WAA 1 (增益益调节)使示波波器上看看到不失失真的波波形。改改变模拟拟信号源源的频率率，观察察波形。4) 数数字信号号的观测测：开启系统统电源，分分别用示示波器观观察13310nnm光收收端机的的数字信信号输出出端L_DOUUT与15550nmm光发端端机数字字信号输输入端 R_DDIN 的波形形。调节节电位器器W811(增益益调节)，使输输出波形形与信码码一致。通通过拔动动开关改改变数字字信号源源的码型型，观察察波形。七、实验验报告要要求 1画出出双光纤纤通信传传输实验验箱模块块结构图图。2对光光纤传输输系统的的认识和和体会。实验二激激光器PPI特性曲曲线测量量一、实验验目的1了解解半导体体激光器器的发光光原理。2了解解半导体体激光器器平均输输出光功功率与驱驱动电流流的关系系。3掌握握半导体体激光器器P-II 曲线线的测试试及绘制制方法。二、实验验内容测量半导导体激光光器的功功率和驱驱动电流流，并画画出P-I 关关系曲线线。三、实验验仪器示波器一一台、TTHKEEGC-2 型型实验箱箱一台、光光功率计计一只、万万用表一一只、FFC-SST 光光跳线一一根。四、基本本原理1半导导体激光光器的功功率特性性及伏安安特性。半导体激激光器的的输出光光功率与与驱动电电流的关关系如图图2-11 所示示，该特特性有一一个转折折点，相相应的驱驱动电流流称为门门限电流流(或称阀阀值电流流)，用Itth 表表示。在在门限电电流以下下，激光光器工作作于自发发发射，输输出荧光光功率很很小，通通常小于于1000puWW；在门门限电流流以上，激激光器工工作于受受激发射射，输出出激光，功功率随电电流迅速速上升，基基本上成成直线关关系。激激光器的的电流与与电压的的关系相相似于正正向二极极管特性性，如图图2-22 所示示，由于于包含两两个PNN 结，所所以在正正常工作作电流下下激光器器两极间间的电压压约为11.2VV。图2-11 激光光器的功功率特性性图2-22 激光光器的伏伏安特性性阈值条件件就是光光谐振腔腔中维持持光振荡荡的条件件。设受受激发射射所产生生的光介介质的平平均增益益系数 (单位位长度上上的增益益)为g ，光光介质的的平均损损耗系数数为a ，则光光谐振腔腔产生和和维持光光振荡的的条件为为光子在在光谐振振腔中来来回反射射一次所所产生的的光能增增益大于于或等于于光能的的损耗，用用公式表表示为： （22-1）式中L 为光谐谐振腔的的长度，r1、r2 分别为光谐振腔两端镜面的反射系数(0<<1、0< <1)。从式(2-1)解得门限状态下的增益系数为 （22-2）为门限状状态下驱驱动有源源区的电电流密度度。为平平均增益益因子，其其值取决决于激光光器的材材料与结结构。电电流密度度Jthh 按下下式可决决定门限限电流。式中b 为有源源区宽度度， >1 为电流流侧向扩扩展因子子。采用用BH，DC-PBHH 和RWGG 激光光器结构构，可使使 接近近于1，故能能获得小小的门限限电流。激激光器功功率特性性的线性性程度对对模拟光光纤传输输系数的的非线性性失真指指标影响响很大。半导体激激光二极极管(LLD)或或简称半半导体激激光器与与发光二二极管LLED 不同，它它通过受受激辐射射发光，是是一种阀阀值器件件。由于于受激与与自发辐辐射的本本质不同同，导致致了半导导体激光光器不仅仅能产生生高功率率(110mWW)辐射射，而且且输出光光发散角角窄(垂直发发散角为为3050ºº，水平平发散角角为030ºº)，与与单模光光纤的耦耦合效率率高(约30%500%)，辐辐射光谱谱线窄(A 入入=0.111.0nnm)，适适用于高高比特工工作，载载流子复复合寿命命短，能能进行高高速(>>20GGHz)直接调调制，非非常适合合于作高高速远距距离光纤纤通信系系统的光光源。对于线性性度良好好的半导导体激光光器，输输出功率率可以表表示为：其中这里的量量子效率率innt(表表征驱动动电子通通过受激激辐射转转化为光光子的比比例)。在高高于阀值值区域，大大多数半半导体激激光器的的innt 近近于1。(2-33)式表表明，激激光输出出功率决决定于内内量子效效率和光光腔损耗耗，并随随着电流流而增大大，当驱驱动电流流I>IIth 时，输输出功率率与I 成线性性关系。其其增大的的速率即即P-II 曲线线的斜率率，称为为斜率效效率。P-I 特性是是选择半半导体激激光器的的重要依依据。在在选择时时，应选选阀值电电流Itth尽可可能小，Ith 对应P 值小，而且没有扭折点的半导体激光器，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，则要求驱动信号小，给驱动电路带来麻烦：斜率太大，则会出现光反向噪声和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，是光纤通信中重要的一种光源，激光二极管可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放入机制，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。一般用驱动电流值来标定阀值条件，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 发出的光，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。在实验中所用到的半导体激光器输出波长分别为1310nm、1550nm，FC 接口。图2-33半导体体激光器器P-II 曲线线示意图图五、实验验步骤以13110nmm 光发发端机(15550nmm 光发发端机与与其相同同)为例，即即实验箱箱左边的的模块。1）电气气实验导导线的连连接：关闭系系统电源源，将光光发送模模块中的的可调电电位器WW73 逆时针针旋转到到底，将将输入模模拟信号号幅度调调节电位位器W771 逆逆时针旋旋转到底底，使模模拟驱动动电流和和输入信信号幅度度达到最最小值。将开关关S711 拨向向右边 (传输输模拟信信号)。将短路路帽J771 拨拨出，使使其处于于断开状状态，在在测量点点TP771 和和TP772 之之间串接接一外置置的直流流电流表表。2）光路路部分的的连接：用一段短短光纤(光跳线线)将光功功率计的的输入端端连接到到“13110nmmTX”端，同同时打开开光功率率计电源源开关。3）打开开实验箱箱电源。4）缓慢慢调节电电位器WW73，依依次测量量电流和和对应的的光功率率值。并并将测得得的数据据填入下下表。5）参照照上述步步骤，测测量15550nnm 光光端机的的P-II 曲线线。6）实验验完毕，关关闭实验验箱电源源。7）拆下下光跳线线、电流流表、实实验导线线，整理理实验器器件与导导线。六、实验验报告要要求整理实验验数据。分分别画出出13110nmm 激光光器和115500 激光光器的PP-I 曲线，找找出规律律并比较较其异同同点。实验三自自动功率率控制(APCC)原理理一、实验验目的1了解解光发送送的电路路原理。2了解解光发送送各模块块的功能能。3掌握握自动功功率控制制电路的的工作原原理。二、实验验内容1学习习自动功功率控制制电路的的工作原原理。三、实验验仪器示波器一一台，TTHKEEGC-2 型型实验箱箱一台，光光功率计计一只，万万用表一一只、FFC-SST 光光跳线一一根。四、基本本原理1电路路方框图图LD 数数字光发发送电路路方框图图如图33-1 所示。它它由B11、B2、B3、B4、B5、B6、B7 组成。BB1是接接口及电电平移动动电路，由由集成电电路U772 等等组成。B2 是驱动电路，由三极管Q74、Q75 等组成。B3 是LD 激光器(LD71)，它把码型速率为04096kb/s 的信息码流变为光信号后射入光纤。B4 为监测电路，采用PIN 二极管对激光器的工作情况进行监测。B5 为自动功率控制电路(APC)，设置APC 的目的是为了得到稳定的光功率输出。APC 由U71 中的三只运算放大器及相关电路组成。无光告警电路由U71D、Q73 及红色发光二极管组成。损坏告警电路由U74、Q77 和红色发光二极管组成。图3-11 LDD 数字字光发电电路原理理框图2电路路原理(见图3-6)1) 接接口及电电平移动动电路由相应电电路送来来的NRRZ 信信码由数数字信号号输入端端口加入入本模块块。接口口及电平平移动电电路由UU72等等组成。U72 是电平转换电路，它的作用是将TTL 电平转换成ECL。电阻R77 和R710、R75和R79 既是U72 的负载电阻，又起电平的移动作用。将U72 输出的ECL 向负方向移动，以保证驱动电路工作在开关状态。设置TTTL/EECL 电平转转换电路路是由于于LD 的正极极接外壳壳(接地)，所以以驱动电电路必须须采用负负电源，而而输入信信码是TTTL 电平，不不适宜直直接驱动动，必须须转换成成ECLL 电平平，即转转换成以以-0.8V 为逻辑辑“1”，-1.6V 为逻辑辑“0”的电平平，再经经过电阻阻R777 和R7110、R755 和R799 进行行电平移移动，将将“1”移到-22.566V，将将“0”移到-33.044V，作作为Q774、Q755 基极极电平，其其射极电电平-33.255V。这这样就可可以保证证Q744、Q755 在非非饱和态态与非深深截止状状态之间间的转换换。2) LLD 驱驱动电路路LD 驱驱动电路路由晶体体管Q774、Q755 组成成的耦合合电流开开关电路路构成。激激光器LLD 的的正极接接地，负负极经电电阻R7723 接到Q775 的的集电极极。R7724、R7225 为为LD 提供偏偏流。U72 输入端端的信码码流设为为Vinn，U722 的反反相端(2)经经电阻RR75 连接到到Q755 的基基极，电电压设为为Vscc ，同同相端(1)经经电阻RR77 连接到到Q744 基极极，电压压设为VVSC ，当输输入Viin 为为高电平平“1”时，Vssc 为为低电平平“0”，而VSSC 为为高电平平“1”，这样样Q744 基极极电位高高于Q775 的的基极电电位，QQ74 导通， Q755 截止止，集电电极无电电流输出出，LDD 不发发出激光光。反之之，当输输入Viin 为为低电平平“0”时，VSSC 为为高电平平“1”；而VSSC 为为低电平平“0”，这样样Q755 基极极电位高高于Q774 的的基极电电位，QQ75 导通，QQ74截截止，QQ75 集电极极输出的的数字脉脉冲电流流驱动LLD，直直接驱动动LD 发出激激光。3) 偏偏置电路路因为LDD 是阀阀值元件件，阀值值为Itth，如如图3-2 所所示。通通常设置置预偏置置电流IIb(IIb 略略小于IIth)。设置置Ib 的理由由是：如如果不设设置Ibb，而直直接用调调制信号号Id 来进行行调制的的话，则则需要提提供幅度度变化较较大的电电流；有有了Ibb 后，相相当于减减小了IId 的的变化范范围，这这样有利利于提高高调制速速度。当当驱动电电流较低低时，只只有自发发幅射存存在，这这时半导导体激光光器发射射的是荧荧光，相相当于发发光二极极管的情情况。当当驱动电电流达到到Ithh 时，输输出功率率急增，这这时LDD 发射射的是激激光。图3-22 LDD 的调调制示意意图由于这些些理由，就就在LDD 上加加一个预预偏置电电流Ibb，再叠叠加上IId。即即用I=Id+Ib 进行调调制，LLD的预预偏置电电路如图图3-33 所示示。由RR7255、C777、Q766、Q788、R7443 组组成。RR7255 用于于限制IIb 的的最大值值，C777 为为滤波电电容，用用来进一一步滤除除交流分分量。QQ76 用来构构成APPC 电电路，QQ76 的基极极受APPC电路路控制。图3-33 LDD 的预预偏置电电路4) 自自动光功功率控制制电路(APCC)APC是是Auttomaaticc Poowerr Coontrrol 的缩写写。设置置自动功功率控制制APCC 的因因素有两两个：一一是因为为LD 的阀值值电流随随温度的的影响变变化很大大，如图图3-44 所示示，由图图看出，当当温度由由20升高到到50时，由由于Itth 增增大得过过多，LLD 根根本不能能工作，此此时无激激光发出出；二是是因为PP-I 曲线的的斜率随随使用时时间的增增长而减减小，即即电光转转换效率率降低。如如图3-5 所所示是一一典型的的LD 损坏试试验的PP-I曲曲线，每每隔10002200hh 测一一条曲线线，当使使用时间间达17700hh 时，LDD 不能能连续使使用。为为了稳定定输出光光功率必必须设置置APCC 电路路。本机有自自动功率率控制电电路，采采用背向向光反馈馈自动偏偏置控制制方式，即即用半导导体激光光器组件件中的PPIN 光二极极管监测测激光器器背向输输出光功功率。因因为背向向输出光光功率与与前向输输出光功功率是跟跟踪变化化的，所所以通过过闭环控控制系统统，就可可自动调调节激光光器的电电流，达达到稳定定输出光光功率的的目的。图3-44 LDD 阀值值和P-I 特特性随温温度图3-55 LDD P-I 特特性使用用时间变化的典典型曲线线变化的的典型曲曲线自动功率率控制电电路原理理图如图图3-66 所示示。由运运算放大大器U771 和和Q766 等组组成控制制环路。反反馈取自自LD 的背向向光，由由PINN 检出出并转换换成相应应的电流流，经EE73 滤波后后加到UU71CC运算放放大器，U71C实际上是并联反馈放大器，电位器W74 用来调节增益，以适应灵敏度不同的PIN 管，使得在相同光功率时输出电压(U2)基本不变，并加于U71B 的反相端，U71B 是比较积分放大器，在理想情况下积分器的输出电压为：这里R7734、E755 的乘乘积称为为积分器器的时间间常数。U3 经二极管D73 和电阻R712 加于Q76的基极，以控制基极电流，进而控制预置电流Ib。从而构成反馈控制回路。控制过程程如下：当某种种原因使使LD 输出光光功率降降低时，背背向光减减弱，PPIN 输出电电流减小小，U11 是运运算放大大器U71CC的输入入电压，由由于运算算放大器器U71CC的输出出电压UU2 与与输入电电压U11 成比比例，所所以运算算放大器器输出电电压U22 也减减小。UU2 加加于比较较积分放放大器UU71BB 的反反相输入入端，所所以U771B 的输出出电压UU3 增增加，预预置电流流Ib 增大，使使LD 的输出出光功率率增大，从从而维持持输出光光功率不不变。UU71AA用来引引入参考考信号。U71A的同相输入端引入直流参考电压。直流参考电压由-5V电源经R727 和W75 取得。引入直流参考电压的目的是为了实现用人工的办法来调节偏流，调节电位器W75，即可实现人工调节偏流。在U71A的反相输入端引入数字信号作参考。引入数字参考信号的作用是防止控制电路在无信号输入或输入长连“0”时，偏流自动增大并使激光器工作，毫无意义的消耗光能量并造成误码，甚至因发出过高的直流光而烧毁LD。由图中看看出，加加于驱动动电路QQ74 基极的的是来自自U722 同相相端的UUin，加加于Q775 基基极的信信号是来来自U772 反反相端的的/Uiin，加加于U71AA反相端端的数字字参考信信号来自自U722 的反反相端/Uinn。当输入信信号消失失或送入入长连“0”时，如如果没有有引入数数字信号号，因UUin 为“0”，Id 减小并并实施负负反馈调调节的结结果，使使Ib 上升。当当引入数数字参考考信号后后，因UUin 为低电电平，使使得/UUm 为为高电平平。Uiin 的的低电平平，U33、Ib 增大；/Uiin 的的高电平平，使UU71AA的输出出为低电电平，使使U711B 同同相端的的电位下下降，并并使U33 下降降，Ibb 减小小，结果果保持IIb 不不增大。R738、C79 是Ib 慢启动电路，开机后，Ib 缓慢增大，以避免LD 受到大电流的冲击而损坏，Q78 为偏流的限流保护。当Ib 达到一定值时，R743 上的电压加大，Q78 的基极电位升高，Q78导通；使Q76 的基流被分流，限制了Ib 的增加。Q78 与R724、R725 均起到对Ib 的限流作用。五、实验验步骤以13110nmm 光发发端机(15550nmm 光发发端机与与其相同同)为例，即即实验箱箱左边的的模块。1）电气气实验导导线的连连接：关闭系系统电源源，将LL_FYY_OUUT(LL_FYY_OUUT 码码型为11010010110、1011010010、1011010010)数字信信号作为为光发送送端的数数字输入入信号。将将开关SS71 拨向左左边 (数传输输字信号号)。2）光路路部分的的连接：取下光光发端口口上的红红色橡胶胶保护套套。取一根根FC-ST 的光跳跳线，取取下其两两端的保保护套。将光跳跳线的AA 端13110nmm 光发发送端口口(13310nnm TTX)的的连接器器对接。将光跳跳线的BB 端与与光功率率计端口口的连接接器对接接。3）调节节电位器器W755 (AAPC 控制器器人工偏偏流调节节)，使光光功率为为-2.5dBBm。4）将JJ72 短路帽帽拿掉，串串接一个个直流电电流表测测量电流流Ib。5）改变变输入信信号的码码型（改改变码元元中1 的个数数），依依次减少少一个“1”码即增增大光功功率，根根据下表表分别记记录光功功率和电电流Ibb。6）完成成实验后后，先关关闭系统统电源，再再拆下光光路的连连接(注意轻轻拆轻放放)，最后后拆下电电路的连连接线，整整理好实实验箱。六、实验验报告要要求将实验过过程中记记录的各各种数据据结合原原理进行行分析，加加深理解解自动功功率控制制的原理理实验四 光接收收机电路路原理光接收电电路是光光纤通信信结构中中重要的的一部分分内容，它它的作用用是把光光信号转转换电信信号，还还原出有有用的信信号。一、实验验目的 1了解解光接收收端机的的功能。2掌握握光接收收端机的的电路结结构原理理。二、实验验内容学习光接接收机的的电路组组成原理理。三、实实验仪器器THKEEGC-2 型型实验箱箱一台、示示波器一一台、FFC/PPC 光光纤跳线线两根。四、基本本原理光接收机机是把光光纤送来来的光信信号变换换为电信信号，经经过均衡衡放大，箝箝位，电电位调整整，整形形后，送送出相应应的模拟拟或数字字信号。图4-11 光接接收电路路原理方方框图光接收机机的电路路组成如如图4-1 所所示。光光接收机机电路原原理图如如图4-2 所所示。光光接收电电路的功功能是把把来自光光纤的光光脉冲信信号转换换为电脉脉冲信号号，并给给予足够够的放大大，输出出一个适适合定时时判决的的脉冲信信号到判判决电路路。光电检测测前置放放大级：光电检检测器的的功能是是把光信信号转换换为电信信号。前前置放大大器是光光接收机机的关键键器件之之一，它它直接影影响接收收机的灵灵敏度。光光接收机机的质量量指标就就是接收收机的灵灵敏度。所所谓接收收灵敏度度就是在在保证特特定的误误码率条条件下所所需的最最小输入入光功率率。一般般输入光光功率(即接收收光功率率)是指整整个码流流平均的的光功率率，前置置放大器器提供优优良的信信噪比，将将来自光光电检测测器的微微弱电信信号进行行放大。由由 A11、A2、A3 组组成。A1 为为光电检检测器，采采用飞通通公司的的光深测测器件，对对应于电电原理图图中的 PINN81。A2 为为前置放放大器一一，由三三级管 Q822 及相相关元件件组成。A3 为为前置放放大器二二，由线线性集成成放大器器 MAAX41113 组成，对对应于电电原理图图中的 U811。A4 为为宽频放放大器一一，由三三级管 Q833、Q811 及相相关元件件组成。A5 为为箝位电电路：信信号经射射极跟随随器 QQ84 后，送送到二极极管箝位位电路。箝箝位电路路由电容容 C8818、二二极管 D811、电位位器 WW82、电电阻 RR8111 和 QQ85 等组成成。箝位位电路的的作用是是将信号号的底部部箝位在在由电位位器 WW82 调定的的电位 E 上上，以消消除输入入信号基基线漂移移。A6 为为幅度判判决电路路：幅度度判决电电路的作作用是识识别信号号是“11”还是“00”，并形形成数字字信号。五、实验验步骤 以 13310nnm 光光端机(15550nmm 光端端机与其其相同)为例，即即实验箱箱左边的的模块。1）光路路部分的的连接取下光光发/光收端端口上的的红色橡橡胶保护护套；取一根根 FCC-FCC 的光光跳线，取取下其两两端的保保护套。将光跳跳线的 A 端端与光发发送端口口的连接接器对接接，即：将光跳跳线小心心地插入入连接器器，在插插入在同同时保证证光跳线线的凸起起部分与与连接器器凹槽完完全吻合合，然后后拧紧固固定帽即即可；将光跳跳线的 B 端端与光接接收端口口的连接接器对接接，方法法同上。2）数字字信号的的接收关闭系系统电源源，用实实验导线线将数字字信号 L_DD1(00110000110)接接入光发发模块的的数字输输入端口口L_DDIN。图4-2 光接收收机电路路原理图图将开关关 S771 拨拨向左边边(传输数数字信号号)。 打开电源源，将示示波器 CH11 接在在光发模模块的数数字输入入端口 L_DDIN，CH22 接在光收模模块的数数字输出出端口 L_DDOUTT。调节光光接收模模块的可可调电位位器 WW81(放大器器增益调调节)或电位位器 WW82(判决电电平调节节)，观察察光接收收端输出出波形和和占空比比的变化化。3）模拟拟信号的的接收关闭系系统电源源，用实实验导线线将模拟拟信号源源模块的的正弦波波输出端端口 LL_SIINE 接入发发光模块块的模拟拟输入端端口 LL_AIIN。将开关关 S771 拨拨向右边边(传输模模拟信号号)。打开电电源，将将示波器器 CHH1 接接在光发发模块的的模拟输输入端口口 L_AINN，CH22 接在在光收模模块的模模拟输出出端口 L_AAOUTT。调节光光发送模模块的可可调电位位器 WW71(输入信信号衰减减调节)、W733(激光光器驱动动电流调调节)，观察察光接收收端输出出波形的的变化。调节光光接收模模块的可可调电位位器 WW81，观观察光接接收端输输出波形形的变化化。六、实验验报告要要求记录实验验过程中中所得到到的各种种传输信信号波形形，并分分析。实验五 数字信信号电光、光光电传传输一、实验验目的 1了解解数字光光纤通信信的基本本原理。2掌握握各种数数字信号号的传输输特性。3初步步了解完完整光纤纤通信系系统的基基本组成成结构。二、实验验内容 1用示示波器观观察各种种传输信信号的波波形。2使用用实验系系统中提提供的各各种信号号进行光光传输实实验，有有：NRRZ、CMII、PCMM 编码码。三、实验验仪器 示波器器一台、THKEGC-2 型实验箱一台、FC/PC 光纤跳线两根。四、基本本原理本实验主主要完成成各种数数据信号号的光纤纤传输，其其原理如如图5-1 所所示，本