光通信实验教材cufe.docx

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1、 光纤通信原理实验目 录录光纤通信信系统简简介2ZY122OFCCOM113BGG3光纤纤通信原原理实验验系统简简介5光纤实验验箱使用用注意事事项9实验一半半导体激激光器PP-I特特性测试试实验110实验二发发光二极极管P-I特性性测试实实验144实验三预预失真补补偿实验验17实验四数数字发送送单元指指标测试试实验221实验五光光电探测测器特性性测试实实验255实验六数数字接收收单元指指标测试试实验228实验七多多模光纤纤衰减测测试实验验32实验八单单模光纤纤损耗测测试实验验35实验九光光无源器器件特性性测试实实验388实验十光光纤活动动连接器器损耗测测试实验验43实验十一一模拟信信号光纤纤传

2、输实实验466实验十二二数字信信号光纤纤传输实实验499实验十三三电话光光纤传输输系统实实验522实验十四四图像光光纤传输输系统实实验566实验十五五数字光光纤通信信系统接接口码型型变换实实验599实验十六六数字光光纤通信信系统线线路编译译码实验验63实验十七七计算机机数据光光纤传输输系统实实验677实验十八八数字光光纤通信信系统综综合实验验71实验十九九数字光光纤通信信系统性性能测试试实验774实验二十十光纤通通信系统统的眼图图测试实实验777实验二十十一光纤纤通信网网中的时时分复用用技术实实验811实验二十十二光纤纤通信网网中的光光波分复复用技术术实验884实验二十十三光纤纤通信系系统综合

3、合仿真实实验877实验二十十四简易易光功率率计设计计实验990实验二十十五 CPLLD电路路设计实实验933附录I 光纤纤通信系系统常用用仪表简简介977附录 ZYY12OOFCOOM133BG33型光纤纤通信实实验箱各各模块引引脚说明明1077附录无无源器件件简介1114附录英英文缩写写及文字字符号对对照表1117附录参参考书目目1199光纤通信信系统简简介光纤是光光导纤维维的简称称。光纤纤通信是是以光波波为载频频，以光光导纤维维为传输输媒质的的一种通通信方式式。光纤纤通信使使用的波波长在近近红外区区，即波波长800018000nmm，可分分为短波波长波段段（8550nmm）和长长波长波波段

4、（113100nm和和15550nmm），这这是目前前所采用用的三个个通信窗窗口。光纤通信信是人类类通信史史上一重重大突破破，现今今的光纤纤通信已已成为信信息社会会的神经经系统，其其主要优优点是：1、光波波频率很很高，光光纤传输输频带很很宽，故故传输容容量很大大，理论论上可通通过上亿亿门话路路或上万万套电视视，可进进行图像像、数据据、传真真、控制制、打印印等多种种业务；2、不受受电磁干干扰，保保密性好好，且不不怕雷击击，可利利用高压压电缆架架空敷设设，用于于国防、铁铁路、防防爆等；3、耐高高温、高高压、抗抗腐蚀，不不受潮，工工作十分分可靠；4、光纤纤材料来来源丰富富，可节节约大量量有色金金属（

5、如如铜、铝铝），且且直径小小、重量量轻、可可挠性好好。在20世世纪700年代，光光纤通信信由起步步到逐渐渐成熟，这这首先表表现为光光纤的传传输质量量大大提提高，光光纤的传传输损耗耗逐年下下降。11972219973年年，在8850nnm波段，光光纤的传传输损耗耗已下降降到2ddB/kkm左右右；与此此同时，光光纤的带带宽不断断增加。光光纤的生生产从带带宽较窄窄的阶跃跃型折射射率光纤纤转向带带宽较大大的渐变变型折射射率光纤纤；另外外，光源源的寿命命不断增增加，光光源和光光检测器器件的性性能也不不断改善善。光纤和光光学器件件的发展展为光纤纤传输系系统的诞诞生创造造了有利利条件。到到19776年，第

6、第一条速速率为444.77MB/s的光光纤通信信系统在在美国亚亚特兰大大的地下下管道中中诞生。880年代代是光纤纤通信大大发展的的年代。在在这个时时期，光光线通信信迅速由由8500nm波波段转向向13110nmm波段，由由多模光光纤传输输系统转转向单模模光纤传传输系统统。通过过理论分分析和实实践摸索索，人们们发现，在在较长波波段光纤纤的损耗耗可以达达到更小小的值。经经过科学学家和工工程技术术人员的的努力，很很快在113000nm和和15000nmm波段分分别实现现了损耗耗为0.5dBB/kmm和0.22dB/km的的极低损损耗的光光纤传输输。同时时，石英英光纤在在13000nmm波段时时色度色

7、色散为零零，这就就促使113000nm波波段单模模光纤通通信系统统的迅速速发展。各各种速率率的光纤纤通信系系统如雨雨后春笋笋般在世世界各地地建立起起来，显显示出光光纤通信信优越的的性能和和强大的的竞争力力，并很很快替代代电缆通通信，成成为电信信网中重重要的传传输手段段。光纤通信信技术的的发展，大大致可以以分为三三个阶段段：第一阶段段（1997019779年）：光导纤纤维与半半导体激激光器的的研制成成功，使使光纤通通信进入入实用化化。19977年年美国亚亚特兰大大的光纤纤市话局局间中继继系统称称为世界界上第一一个光纤纤通信系系统。第二阶段段（1997919889年）：光纤技技术取得得进一步步突破

8、，光光纤损耗耗降至00.5ddBm/km以以下。由由多模光光纤转向向单模光光纤，由由短波长长向长波波长转移移。数字字系统的的速率不不断提高高，光纤纤连接技技术与器器件寿命命问题都都得到解解决，光光纤传输输系统与与光缆线线路建设设逐渐进进入高速速发展时时期。第三阶段段（19989年年至今）：光纤数数字系统统由PDDH向SSDH过过渡，传传输速率率进一步步提高。119899年掺铒铒光纤放放大器（EEDFAA）的问问世给光光纤通信信技术带带来巨大大变革。EEDFAA的应用用不仅解解决了长长途光纤纤传输损损耗的放放大问题题，而且且为光源源的外调调制、波波分复用用器件、色色散补偿偿元件等等提供能能量补偿

9、偿，这些些网络元元件的应应用，又又使得光光传输系系统的调调制速率率迅速提提高，并并促成了了光波分分复用技技术的实实用化。随着我国国国民经经济建设设的持续续、快速速发展，通通信业务务的种类类越来越越多，信信息传送送的需求求量也越越来越大大，我国国光通信信的产业业规模不不断壮大大，产品品结构覆覆盖了光光纤传输输设备、光光纤与光光缆、光光器件以以及各类类施工、测测试仪表表与专用用工具。可可以展望望：光纤纤通信作作为一高高新技术术产业，将将以更快快的速度度发展，光光纤通信信技术将将逐步普普及，光光纤通信信的应用用领域将将更加广广阔。一个实用用的光纤纤通信系系统，要要配置各各种功能能的电路路、设备备和辅

10、助助设施才才能投入入运行。如如接口电电路、复复用设备备、管理理系统以以及供电电设施等等等。根根据用户户需求、要要传送的的业务种种类和所所采用传传送体制制的技术术水平等等来确定定具体的的系统结结构。因因此，光光纤通信信系统结结构的形形式是多多种多样样的，但但其基本本结构仍仍然是确确定的。图图0-11给出了了光纤通通信系统统的基本本结构，也也可称之之为原理理模型。光纤通信信系统主主要由三三部分组组成：光光发射机机、传输输光纤和和光接收收机。其其电/光和光光/电变换换的基本本方式是是直接强强度调制制和直接接检波。实实现过程程如下：输入电电信号既既可以是是模拟信信号（如如视频信信号、电电话语音音信号）

11、，也也可以是是数字信信号（如如计算机机数据、PCM编码信号）；调制器将输入的电信号转换成适合驱动光源器件的电流信号并用来驱动光源器件，对光源器件进行直接强度调制，完成电/光变换的功能；光源输出的光光信号直直接耦合合到传输输光纤中中，经一一定长度度的光纤纤传输后后送达接接收端；在接收收端，光光电检测测器对输输入的光光信号进进行直接接检波，将将光信号号转换成成相应的的电信号号，再经经过放大大恢复等等电处理理过程，以以弥补线线路传输输过程中中带来的的信号损损伤（如如损耗、波波形畸变变），最最后输出出和原始始输入信信号相一一致的电电信号，从从而完成成整个传传送过程程。根据所使使用的光光波长、传传输信号

12、号形式、传传输光纤纤类型和和光接收收方式的的不同，光光纤通信信系统可可分成：图0-1 光纤通信系统模型用户接口电发射端机输入接口光发端机用户接口电接收端机输出接口光收端机光缆光缆光中继器备用系统辅助系统（1）按按光波长长划分可可以分为为短波长长和长波波长光纤纤通信系系统类别特点短波长光光纤通信信系统工作波长长：8000nmm9000nmm；中继继距离：10kkm长波长光光纤通信信系统工作波长长：10000nnm116000nm；中继距距离：1000km超长波长长光纤通通信系统统工作波长长：20000nmm；中继继距离：10000kmm；采用用非石英英光纤（2）按按光纤特特点划分分类别特点多模光

13、纤纤通信系系统传输容量量：1000Mbiit/ss；传输输损耗：较高单模光纤纤通信系系统传输容量量：1400Mbiit/ss；传输输损耗：较低（3）按按传输信信号形式式划分类别特点数字光纤纤通信系系统传输信号号：数字字；抗干干扰；可可中继模拟光纤纤通信系系统传输信号号；模拟拟；短距距离；成成本低(4) 按光调调制的方方式划分分类别特点强度调制制直接检检测系统统简单、经经济、但但通信容容量受到到限制外差光纤纤通信系系统技术难度度大，传传输容量量大（5）其其它类别特点相干光纤纤通信系系统光接收灵灵敏度高高；光频频率选择择性好；设备复复杂光波分复复用通信信系统一根光纤纤中传送送多个单单/双向波波长；

14、超超大容量量，经济济效益好好光时分复复用通信信系统可实现超超高速传传输；技技术先进进全光通信信系统传送过程程无光电电变换；具有光光交换功功能；通通信质量量高副截波复复用光纤纤通信系系统数模混传传；频带带宽，成成本低；对光源源线性度度要求高高光孤子通通信系统统传输速率率高，中中继距离离长；设设计复杂杂量子光通通信系统统量子信息息论在光光通信中中的应用用ZY122OFCCom113BGG3光纤纤通信原原理实验验系统简简介本套实验验系统实实验箱是是为配合合光纤纤通信课课程的理理论教学学，结合合目前光光纤通信信工程技技术最新新进展，为为了提高高大专院院校学生生实际操操作和动动手能力力而研制制开发的的。

15、一、主机机箱简介介它包含了了光纤通通信系统统设备中中的各个个主要组组成部分分，具体体由以下下十二个个模块组组成。其其印刷电电路板布布局图如如图0-3所示示，每个个模块均均留出了了关键的的测试孔孔和测试试钩，利利于客户户连线做做系统实实验以及及测试用用。1、电源源模块：提供实实验箱各各模块电电源。2、光发发送模块块：实现现各种信信号的光光传输。 3、光接接收模块块：实现现光电信信号的转转换，滤滤波放大大。4、预失失真补偿偿模块：对信号号进行预预失真补补偿；语语音信号号处理模模块：提提供语音音信号输输入输出出及放大大处理功功能。5、语音音信号处处理模块块：提供供音乐芯芯片以及及外置的的语音输输出，

16、接接受部分分用扬声声器扩出出。6、模拟拟信号源源模块：产生正正弦波、三三角波，频频率在114Hzz至3000KHzz之间连连续可调调；幅度度在0VV至5V之间间连续可可调。7、电话话接口模模块：提提供电话话接口功功能。8、数字字信号源源模块：产生224伪随随机码、位位同步码码、帧同同步码。输输出信号号码元速速率为664KBB/s,伪随机机码的码码型可通通过拨码码开关任任意设置置。9、PCCM编译译码模块块：实验验PCMM编译码码功能。10、CCMI编编译码模模块：实实现CMMI编译译码功能能。11、HHDB33编译码码模块：实现HHDB33编译码码功能。12、CCPLDD下载模模块：提提供位同

17、同步、帧帧同步功功能；提提供学生生自主设设计电路路的功能能。客户可以以通过上上述十二二个模块块以及相相应的配配件，灵灵活组成成各种不不同光纤纤通信系系统，如如：8550nmm波长光光纤通信信系统、113100nm波波长光纤纤通信系系统、115500nm波波长光纤纤通信系系统；同同时也可可以组成成单模光光纤通信信系统、多多模光纤纤通信系系统；模模拟光纤纤通信系系统、数数字光纤纤通信系系统；时时分复用用传输系系统和波波分复用用传输系系统等光光纤通信信工程中中常用的的绝大多多数光纤纤通信系系统。实验系统统基本组组成方框框图如图图0-22所示：图0-22 光纤纤传输实实验系统统方框图图实验系统统主要由

18、由光发模模块、光光收模块块、光无无源器件件和辅助助通信模模块等组组成。光光发端机机完成将将电信号号直接调调制至光光载波上上去，采采用强度度调制（IIM）；光接收收机完成成光信号号的解调调，采用用直接检检测（DDD），属属于非相相干解调调。光载载波由半半导体光光源产生生，由半半导体光光检测器器将光信信号转换换成电信信号从而而达到传传输信号号的目的的。本实验系系统可以以完成模模拟信号号（正弦弦波、三三角波、视视频信号号、音频频信号）的的光纤传传输，也也可以完完成数字字信号（NNRZ码码、CMMI码、计计算机串串口数据据）的光光纤传输输；可以以实现接接口码型型HDBB3、线线路码型型CMII、电终终

19、端PCCM码型型的编译译码；也也可实现现四个时时隙的复复接、两两个光波波长的波波分复用用、时钟钟提取、帧帧信号的的提取等等实用先先进功能能；也提提供了丰丰富的资资源，以以实现二二次开发发实验。实验设备备的具体体性能指指标如下下：1、电源源模块输输出：+5V、+12VV、-55V、-12VV、-448V2、方波波信号输输出（1）时时钟信号号：4.0966MHzz，322.7668MHHz（2）方方波信号号：644KHZZ，2556KHHz，11.0224MHHz，14HHz 3000KHzz（3）数数字基带带信号的的码速率率分别为为：644KHzz，2556KHHz（4）频频率输出出误差：1%（

20、5）方方波输出出稳定度度：0.3%+33mV (电压纹纹波)0.3%+0.55V （电电压过冲冲）（6）占占空比: 500%3、正弦弦波信号号输出（1） 频率输输出范围围：144Hz3000KHzz（2） 幅度00V55V连续续可调4、脉冲冲信号输输出 （1）频频率输出出范围：8KHHz（2）占占空比：为6.25%（3）频频率输出出误差：1%5、三角角波信号号输出（1）频频率输出出范围:14HHZ3000KHZZ连续可可调（2）幅幅度：00V 5V连续续可调6、数字字、模拟拟电话（1）话话音质量量要求清清晰，只只允许有有少量的的脉冲噪噪声二、配件件简介ZY122OFCCom113BGG3实验验

21、箱的配配件共两两部分：一部分分装在无无源器件件箱内，一一部分本本身有独独立包装装，则单单独配备备。1、无源源配件箱箱如图0-3所示示，为供供客户选选配的光光纤通信信原理配配件箱。最大容量量可装载载：波分复用用器 两个 Y型分分路器 一个个FC-FFC单模模光跳线线 两两根 SST-FFC多模模光跳线线 两两根FC-FFC多模模光跳线线 一一根 SST-SST多模模光跳线线 一一根850光光发端机机 一个 8500光收端端机 一个个FC-FFC适配配器 一个个 小可可变衰减减器 一个个CPLDD芯片 一块块 芯芯片起拔拔器 一把下载线 一一根 串口口线 两两根带弹片连连接线 220根三三相电源源

22、线 一根音频线 一一根 实实验指导导书 一本教师用书书 一本本实验报报告 一一本发货光盘盘 一张张 保修修卡 一张张2、第二二部分配配件共有如下下几种：普通电话话机 两部 扰模器器 一台光功率计计 一台 误码码仪 一台台视频传输输配件（小小电视机机一台、摄摄像头一一个、视视频线两两根）一一套图0-33 无源器器件箱示示意图光纤实验验箱使用用注意事事项光学器件件属于昂昂贵易损损器件，所所以在实实验操作作过程中中应加倍倍小心，防防止光学学器件的的损坏，为为了保证证实验顺顺利地进进行，请请注意以以下事项项：1、请仔仔细阅读读实验指指导书操操作步骤骤后开机机实验，实实验各测测试点、跳跳线及开开关说明明

23、请参考考附录IIII，正正确连接接导线，以以免造成成光学器器件和芯芯片的损损坏。2、实验验箱使用用过程中中应有防防静电措措施，以以防静电电损坏光光学器件件。3、光学学器件属属于昂贵贵器件，在在安装和和拆卸过过程中请请注意轻轻拿轻放放，遇到到问题须须及时向向老师报报告。4、实验验时不可可将光纤纤输出端端对准自自己或别别人的眼眼睛，以以免损伤伤眼睛。5、实验验箱使用用完毕后后，请立立即将防防尘帽盖盖住光纤纤输入、输输出端口口，用光光纤端面面防尘盖盖盖住光光纤跳线线端面，防防止灰尘尘进入光光纤端面面而影响响光信号号的传输输。6、若不不小心把把光纤输输出端的的接口弄弄脏，需需用酒精精棉球进进行清洗洗。

24、7、光纤纤跳线接接头应妥妥善保管管，防止止磕碰，使使用后及及时戴上上防尘帽帽。8、不要要用力拉拉扯光纤纤，光纤纤弯曲半半径一般般不小于于30mmm，否否则可能能导致光光纤折断断。9、进行行光纤传传输实验验时，半半导体激激光器驱驱动电流流不要超超过400mA，发发光二极极管驱动动电流不不要超过过60 mA。10、不不要用手手触摸激激光器和和探测器器的焊点点，以免免烧坏激激光器与与探测器器。实验一 半导体体激光器器P-II特性测测试实验验一、实验验目的1、学习习半导体体激光器器发光原原理和光光纤通信信中激光光光源工工作原理理2、了解解半导体体激光器器平均输输出光功功率与注注入驱动动电流的的关系3、

25、掌握握半导体体激光器器P（平均均发送光光功率）-I（注入电流）曲线的测试方法二、实验验内容1、测量量半导体体激光器器输出功功率和注注入电流流，并画画出P-I关系系曲线。2、根据据PII特性曲曲线，找找出半导导体激光光器阈值值电流，计计算半导导体激光光器斜率率效率。三、预备备知识1、光源源的种类类2、半导导体激光光器的特特性、内内部结构构、发光光原理四、实验验仪器1、ZYY12OOFCoom133BG33型光纤纤通信原原理实验验箱1台2、FCC接口光光功率计计1台3、FCC/PCC-FCC/PCC单模光光跳线1根4、万用用表1台5、连接接导线 220根五、实验验原理半导体激激光二极极管（LLD）

26、或或简称半半导体激激光器，它它通过受受激辐射射发光，是是一种阈阈值器件件。处于于高能级级E2的电子子在光场场的感应应下发射射一个和和感应光光子一模模一样的的光子，而而跃迁到到低能级级E1，这个个过程称称为光的的受激辐辐射，所所谓一模模一样，是是指发射射光子和和感应光光子不仅仅频率相相同，而而且相位位、偏振振方向和和传播方方向都相相同，它它和感应应光子是是相干的的。由于于受激辐辐射与自自发辐射射的本质质不同，导导致了半半导体激激光器不不仅能产产生高功功率（10mmW）辐辐射，而而且输出出光发散散角窄（垂垂直发散散角为330550，水平平发散角角为030），与与单模光光纤的耦耦合效率率高（约约30

27、500），辐辐射光谱谱线窄（0.11.0nm），适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号（20GHz）直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。阈值电流流是非常常重要的的特性参参数。图图1-11上A段段与B段段的交点点表示开开始发射射激光，它它对应的的电流就就是阈值值电流。半半导体激激光器可可以看作作为一种种光学振振荡器，要要形成光光的振荡荡，就必必须要有有光放大大机制，也也即激活活介质处处于粒子子数反转转分布，而而且产生生的增益益足以抵抵消所有有的损耗耗。将开开始出现现净增益益的条件件称为阈阈值条件件。一般般用注入入电流值值来标定定阈值条条件，也也即阈值值电流。P-I特特

28、性是半半导体激激光器的的最重要要的特性性。当注注入电流流增加时时，输出出光功率率也随之之增加，在在达到之之前半导导体激光光器输出出荧光，到到达之后后输出激激光，输输出光子子数的增增量与注注入电子子数的增增量之比比见式11-1。 （11-1）就是图11-1激激射时的的斜率，是普朗克常数（6.625*10-34 焦耳秒），为辐射跃迁情况下，释放出的光子的频率。 P-I特性性是选择择半导体体激光器器的重要要依据。在在选择时时，应选选阈值电电流尽可可能小，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（测试方法见实验四）大，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I

29、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。图1-11 LLD半导导体激光光器P-I曲线线示意图图在实验中中所用到到半导体体激光器器输出波波长为113100nm，带带尾纤及及FC型型接口。其其典型参参数如下下表1-1：Paraametter参数Symbbol符号Min最小值Typ典型值Max.最大值Unitt单位Centtrall Waavellenggth中心波长长128001310013400nmSpecctraal WWidtth RRMS谱线宽度度25nmThreeshoold Currrennt阈值电流

30、流815mAOptiicall ouutpuut ppoweer输出功率率0.20.61.2mWForwwardd Vooltaage正向电压压Vf1.21.6VRisee Tiime/Falll TTimee上升/下下降时间间tr/ttf0.30.5ns表1-11 本本实验半半导体激激光器的的部分参参数参考考表六、实验验注意事事项1、半导导体激光光器驱动动电流不不可超过过40mmA，否否则有烧烧毁激光光器的危危险。2、由于于光功率率计，光光跳线等等光学器器件的插插头属易易损件，使使用时应应轻拿轻轻放，切切忌用力力过大。七、实验验步骤1、将光光发模块块中的可可调电阻阻W101逆时时针旋转转到底

31、，使使数字驱驱动电流流达到最最小值。2、拨动动双刀三三掷开关关，将BBM1、BBM2选选择在中中间档，即即将R1110与与电路断断开。 3、用万万用表测测得R1110电电阻值，找找出所测测电压与与半导体体激光器器驱动电电流之间间的关系系（VIR1110）。4、 拨动双刀刀三掷开开关，BBM1选选择到半半导体激激光器数数字驱动动，BMM2选择择到13310。5、旋开开光发端端机光纤纤输出端端口（113100nm T）防防尘帽，用用FC-FC光光纤跳线线将半导导体激光光器与光光功率计计输入端端连接起起来，并并将光功功率计测测量波长长调整到到13110nmm档。6、 连接导线线：将TT5022与T1

32、101连连接，将将数字信信号码型型拨成11010010110，11010010110，11010010110。7、 连接好实实验箱电电源，先先开交流流电源开开关，再再开直流流电源开开关，即即按下KK01，KK02 (电源源模块)，并打打开光发发模块和和数字信信号源的的直流电电源（KK10与K550）。8、 用万用表表测量RR1100两端电电压（红红表笔插插T1003，黑黑表笔插插T1004）。9、 慢慢调节节电位器器W1011，使所所测得的的电压为为下表中中数值，依依次测量量对应的的光功率率值，并并将测得得的数据据填入下下表1-2，精精确到00.1uuW。10、做做完实验验后先关关闭光发发模块

33、和和数字信信号源的的直流电电源（KK10与K550），然然后依次次关掉各各直流开开关（电电源模块块），以以及交流流电开关关。11、拆拆下光跳跳线及光光功率计计，用防防尘帽盖盖住实验验箱半导导体激光光器光纤纤输出端端口，将将实验箱箱还原。12、将将各仪器器设备摆摆放整齐齐。U(mVV)12345678I(mAA)P（uWW）P（dBBm）U(mVV)910121416182022I(mAA)P（uWW）P（dBBm）U(mVV)2426283032343638I(mAA)P（uWW）P（dBBm）表1-22 LLD的PP-I特特性测试试表13、测测量半导导体激光光器输出出功率和和注入电电流，并并

34、画出PP-I关关系曲线线。14、根根据PI特性性曲线，找找出半导导体激光光器阈值值电流，计计算半导导体激光光器斜率率效率。八、实验验报告1、 字迹工整整,原理理论述清清楚2、根据据测试结结果，算算出半导导体激光光器驱动动电流，画画出光功功率与注注入电流流的关系系曲线。3、根据据所画的的P-II特性曲曲线，找找出半导导体激光光器阈值值电流IIth的的大小4、根据据P-II特性曲曲线，求求出半导导体激光光器的斜斜率效率率。5、实验验结果及及误差分分析正确确。九、思考考题1、试说说明半导导体激光光器发光光工作原原理。2、环境境温度的的改变对对半导体体激光器器P-II特性有有何影响响？3、分析析以半导

35、导体激光光器为光光源的光光纤通信信系统中中，半导导体激光光器P-I特性性对系统统传输性性能的影影响。实验二 发光光二极管管P-II特性测测试实验验一、实验验目的1、学习习发光二二极管的的发光原原理2、了解解发光二二极管平平均输出出光功率率与注入入电流的的关系3、掌握握发光二二极管PP（平均均发送光光功率）-I（注入电流）曲线的测试二、实验验内容1、测量量发光二二极管平平均输出出光功率率和注入入电流，并并画出PP-I关关系曲线线2、根据据PII特性曲曲线，计计算发光光二极管管斜率效效率三、预备备知识1、了解解发光二二极管与与半导体体激光器器的异同同点四、实验验仪器1、ZYY12OOFCoom13

36、3BG33型光纤纤通信原原理实验验箱1台2、FCC接口光光功率计计1台3、8550nmm光发端端机（HHFBRR-14414TT） 1个个4、STT/PCC-FCC/PCC多模光光跳线1根5、万用用表1台6、连接接导线 220根五、实验验原理半导体光光源主要要有半导导体发光光二极管管（LEED）和和半导体体激光器器（LDD）两种种。LDD已经在在上一个个实验介介绍过，本本实验主主要是介介绍LEED。发光二极极管（LLED）结结构简单单，是一一个正向向偏置的的PN同同质节，电电子-空空穴对在在耗尽区区辐射复复合发光光，称为为电致发发光。发发光二极极管（LLED）发发射的不不是激光光，输出出功率较

37、较小、具具有较宽宽的谱宽宽（300600nm）、发发射角较较大（1000）、与与光纤的的耦合效效率较低低。其优优点是：寿命很很长，理理论推算算可达1108至10010小时时，其次次是受温温度影响响较小，输输出光功功率与注注入电流流的线性性关系较较好，价价格也比比较便宜宜，驱动动电路简简单，不不存在模模式噪声声等问题题。半导导体发光光二极管管（LEED）可可以做为为中短距距离、中中小容量量的光纤纤通信系系统的光光源。对于发光光二极管管（LEED）而而言，自自发辐射射产生的的功率是是由正向向偏置电电压产生生的注入入电流提提供的，当当注入电电流为II，工作作在稳态态时，电电子-空空穴对通通过辐射射和

38、非辐辐射复合合，其复复合率等等于载流流子注入入率，其其中发射射电子的的复合率率决定于于内量子子效率，光光子产生生率为，因因此LEED内产产生的光光功率为为 （2-1）式中，为为光量子子能量。假假定所有有发射的的光子能能量近似似相等，并并设从LLED逸逸出的功功率内部部产生功功率的份份额为，则则LEDD的发射射功率为为 （2-2）extt亦称为为外量子子效率。由由2-22式可知知，LEED发射射功率PP和注入入电流II近似成成正比。这这说明LLED的的P-II曲线线线性度好好，调制制时动态态范围大大，信号号失真小小。该实验测测量其电电光转换换特性（PP-I特特性），工工作电流流不同的的时候，输输

39、出功率率也不同同，基本本上是成成线性关关系。图2-11 LEED发光光二极管管P-II曲线示示意图实验中发发光二极极管电流流的确定定通过测测量串联联在电路路中R1100的电压压值。电电路中的的驱动电电流在数数值上等等于R1100两端电电压与电电阻值之之比。实实验中先先用万用用表测出出R1110的精精确值，计计算得出出发光二二极管的的驱动电电流，然然后用光光功率计计测得一一定驱动动电流下下发出的的光功率率，从而而完成PP-I特特性的测测试。六、实验验注意事事项1、实验验中发光光二极管管驱动电电流不可可大于660mAA，否则则有烧毁毁发光二二极管的的危险。2、由于于光源、光光功率计计、光跳跳线等光

40、光器件的的插头属属易损件件，应轻轻拿轻放放，使用用时切忌忌用力过过大，不不可带电电拔插光光电器件件。七、实验验步骤1、将光光发模块块中的可可调电阻阻W1001逆时时针旋转转到头，使使数字驱驱动电流流达到最最小值。2、拨动动双刀三三掷开关关，将BBM1、BBM2选选择在中中间档，即即将R1110与与电路断断开。3、用万万用表测测得R1110电电阻值，找找出所测测电压与与半导体体发光二二极管驱驱动电流流之间的的关系（VVIRR1100）。4、拨码码开关BBM1和和BM22分别拨拨到数字字和8550nmm档，选选择8550nmm数字驱驱动电路路。5、用SST-FFC光跳跳线将8850nnm光发发端与

41、光光功率计计连接，并并将光功功率计选选择波长长8500nm档，连连接导线线T5004（数数字信号号源模块块）与TT1011。6、接好好电源，先先开交流流电源开开关，再再开直流流电源开开关，即即按下KK01，K022 (电电源模块块)，这这时电源源指示灯灯全亮。7、接通通光发模模块和数数字信号号源模块块直流电电源（KK10与K550），并并将K5501，KK5022，K5503拨拨为全“1”。8、用万万用表测测量R1100两端电电压（红红表笔插插T103，黑黑表笔插插T104）。9、慢慢慢调节电电位器WW101使所测测得的电电压为下下表中数数值，依依次测量量对应的的光功率率值。并并将测得得的数据

42、据填入下下表2-1，测测量精度度为0.1uWW。U(mVV)510152025303540455055I(mAA)P（uWW）P（dBBm）表2-11 LEED的PP-I特特性测试试表10、做做完实验验后将拨拨码开关关BM11和BMM2拨到到中间状状态，然然后依次次关掉各各直流开开关，以以及交流流电开关关。11、拆拆下光跳跳线和光光功率计计，拆除除连线，将将实验箱箱还原，将将各实验验仪器摆摆放整齐齐。八、实验验报告1、字迹迹工整，原原理分析析透彻2、根据据实验记记录数据据，画出出相应光光功率与与注入电电流的关关系曲线线，分析P-I特性性曲线意意义。3、对实实验结果果以及误误差分析析正确九、 思思考题1、说明明发光二二极管工工作原理理，比较较分析发发光二极极管与半半导体激激光器发发光原理理的区别别。2、环境境温度的的改变对对发光二二极管PP-I特特性曲线线有何影影响？3、发光光二极管管P-II特性曲曲线是