光纤通信技术实验.ppt

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1、光纤通信技术实验 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望实验目录实验目录v实验一实验一 模拟信号光纤传输实验模拟信号光纤传输实验v实验二实验二 数字调制原理实验数字调制原理实验 v实验三实验三 光发射机性能测试实验光发射机性能测试实验v实验四实验四 光接收机原理实验光接收机原理实验v实验五实验五 自动光功率控制实验自动光功率控制实验 v实验六实验六 用户电话接口实验用户电话接口实验 v实验七实验七 电话光纤传输系统实验电话光纤传输系统实验实验一实验一模拟信

2、号光纤传输实验模拟信号光纤传输实验一、实验目的一、实验目的 1 1、了解模拟信号光纤系统的通信原理。、了解模拟信号光纤系统的通信原理。2 2、了解完整的模拟信号光纤通信系统的、了解完整的模拟信号光纤通信系统的 基本结构基本结构。二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1光纤通信原理实验箱光纤通信原理实验箱 1 1台台 2 2、20MHz20MHz双踪模拟示波器双踪模拟示波器 1 1台台 3 3、万用表、万用表 1 1台台 4 4、FC/PC-FC/PCFC/PC-FC/PC单模光跳线单模光跳线 1 1根根 5 5、连接导线、连接导线 20 20根根三、实验原理三、实

3、验原理1 1、从调制信号的形式来看，光调制可分为模拟从调制信号的形式来看，光调制可分为模拟信号调制和数字信号调制。模拟信号调制直信号调制和数字信号调制。模拟信号调制直接用连续的模拟信号（如话音、模拟图像信接用连续的模拟信号（如话音、模拟图像信号等）对光源进行调制。由于发光二极管和号等）对光源进行调制。由于发光二极管和半导体激光器的输出光功率（对激光器来说，半导体激光器的输出光功率（对激光器来说，是指阈值电流以上线性部分）基本上与注入是指阈值电流以上线性部分）基本上与注入电流成正比，而且电流的变化转换为光频调电流成正比，而且电流的变化转换为光频调制呈线性，所以可以直接调制。制呈线性，所以可以直接

4、调制。图图1-1 1-1 发光二极管模拟调制原理图发光二极管模拟调制原理图2 2、连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，、连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，适当地选择直流偏置电流的大小，可以减小光适当地选择直流偏置电流的大小，可以减小光信号的非线性失真。电路实现上，信号的非线性失真。电路实现上，LEDLED的模拟的模拟信号调制较为简单，利用其信号调制较为简单，利用其P-IP-I的线性关系，的线性关系，可以直接利用电流放大电路进行调制，实验箱可以直接利用电流放大电路进行调制，实验箱模拟信号调制电路如图模拟信号调制电路如图1-21-2所示所示。图图1-2 LED1-2 LED模拟调制电路模

5、拟调制电路测测试试端端口口图图1-3 1-3 模拟信号光纤传输系统图模拟信号光纤传输系统图模模拟拟信信号号源源信信号号处处理理单单元元光光发发送送器器件件光光接接收收器器件件信信号号处处理理单单元元光纤光纤图图1-4 1-4 模拟信号源电路原理图模拟信号源电路原理图四、实验内容四、实验内容 1 1、用连接线连接模拟信号源模块、用连接线连接模拟信号源模块1 1的的T10T10（正（正弦波）和弦波）和T96(13_AIN)T96(13_AIN)。2 2、用、用FC-FCFC-FC光纤跳线将光纤跳线将1310nm1310nm光发端机光发端机（1310nmT1310nmT）与）与1310nm1310n

6、m光收端机（光收端机（1310nmR1310nmR）连接起来。连接起来。3 3、将开关、将开关BM1BM1拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K43K43拨为拨为“模拟模拟”，将开关，将开关BM2BM2拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K30K30拨拨为为“通信通信”，将电位器，将电位器W44W44逆时针旋转到最小。逆时针旋转到最小。4 4、打开交流电源开关，电源指示二极管、打开交流电源开关，电源指示二极管D4D4，D5D5，D6D6，D7D7，D8D8亮。亮。5 5、用双踪示波器测量、用双踪示波器测量T10T10处的波形，同时调节处的波形，同时调节“幅度调节幅度调节

7、”电位器，使得正弦波幅度在电位器，使得正弦波幅度在4V4V以下。以下。6 6、顺时针调节电位器、顺时针调节电位器W9W9（模拟驱动调节）和（模拟驱动调节）和W45W45（幅值调节），使得测试钩（幅值调节），使得测试钩TP114TP114处的波处的波形幅度为形幅度为20V20V且无明显失真。且无明显失真。7 7、用双踪示波器的两个探头同时测量、用双踪示波器的两个探头同时测量TP108TP108（LTLT）和）和TP114(13_OUT)TP114(13_OUT)处的波形，分处的波形，分别调节电位器别调节电位器W9W9（模拟驱动调节）和（模拟驱动调节）和W45W45（幅（幅值调节），观察模拟信号调

8、制的过程。值调节），观察模拟信号调制的过程。8 8、将模拟信号源的、将模拟信号源的T10T10换成换成T7T7（三角波）和（三角波）和T96(13_AIN)T96(13_AIN)连接，按照以上步骤连接，按照以上步骤6 6、7 7做实验做实验观察三角波信号光纤传输时调制过程。观察三角波信号光纤传输时调制过程。9 9、根据以上实验设计、根据以上实验设计2K2K正弦波和三角波的传输正弦波和三角波的传输实验，实验，2K2K的正弦波和三角波由模拟信号源模的正弦波和三角波由模拟信号源模块块2 2产生。产生。1010、实验完成后，关闭交流电源，拆除各个连、实验完成后，关闭交流电源，拆除各个连线，将所有的开关

9、拨向下，将实验箱还原。线，将所有的开关拨向下，将实验箱还原。五、注意事项五、注意事项 1 1、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管脚部分。管脚部分。2 2、实验箱使用过程中应有防静电措施，以、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。防静电损坏光学器件。3 3、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向老师报告。老师报告。4 4、实验时不可将光纤输出端对准自己或别、实验时不可将光纤输出端对准自己或别人的眼睛，以免损伤眼睛。人的眼睛，以免损伤眼睛

10、。六、预习思考题六、预习思考题 1 1、光纤传输系统能否传输数字信号，为什么、光纤传输系统能否传输数字信号，为什么？2 2、分析和比较、分析和比较LDLD模拟信号调制与模拟信号调制与LEDLED模拟信模拟信号调制的异同点，并指出其优缺点。号调制的异同点，并指出其优缺点。七、实验报告七、实验报告 1 1、记录并画出各模拟信号的波形，对模拟信、记录并画出各模拟信号的波形，对模拟信号光传输前后的波形进行比较。号光传输前后的波形进行比较。2 2、简述模拟信号光纤传输过程；比较、简述模拟信号光纤传输过程；比较LDLD与与LEDLED模拟信号调制的效果。模拟信号调制的效果。3 3、对实验结果以及实验结果的

11、分析正确。、对实验结果以及实验结果的分析正确。实验二实验二数字调制原理实验数字调制原理实验一、实验目的一、实验目的 1、掌握光发送机的组成原理。掌握光发送机的组成原理。2 2、了解半导体激光器和发光二极管的、了解半导体激光器和发光二极管的P-IP-I特性曲特性曲 性曲线及其调制信号的波形。性曲线及其调制信号的波形。3 3、掌握几种常见的数字调制电路的原理、掌握几种常见的数字调制电路的原理二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1光纤通信原理实验箱光纤通信原理实验箱 1 1台台 2 2、20MHz20MHz双踪模拟示波器双踪模拟示波器 1 1台台 3 3、万用表、万用

12、表 1 1台台 4 4、FC/PC-FC/PCFC/PC-FC/PC单模光跳线单模光跳线 1 1根根 5 5、连接导线、连接导线 20 20根根三、实验原理三、实验原理 1 1、在数字光纤通信系统中，光源发出的光、在数字光纤通信系统中，光源发出的光 可以看作是光频载波，通过驱动电路的调制，可以看作是光频载波，通过驱动电路的调制，使其承载荷信息。数字信号的光调制一般都使其承载荷信息。数字信号的光调制一般都采用直接光强调制方式进行调制。这种将电采用直接光强调制方式进行调制。这种将电信号通过调制使其变为光信号的过程称为数信号通过调制使其变为光信号的过程称为数字信号的光调制。字信号的光调制。图图2-1

13、 2-1 光发送机原理组成框图光发送机原理组成框图 2 2、LEDLED时利用其有源区中自发辐射的器件，时利用其有源区中自发辐射的器件，只要给它加电流，就会发出荧光。同时只要给它加电流，就会发出荧光。同时LEDLED具具有较好的输出功率随电流工作呈线性变化的有较好的输出功率随电流工作呈线性变化的特点特点 图图2-2 LED2-2 LED的的P-IP-I特性曲线和调制波形特性曲线和调制波形 3 3、当输入、当输入SiSi为为“0”“0”时，时，T1T1截止，截止，VBBVBB为参考为参考电压，电压，T2T2导通，电流流经导通，电流流经LEDLED而发光；而发光；SiSi为为“1”“1”时，时，T

14、2T2截止，截止，T1T1导通，导通，LED LED因无电流流因无电流流过而不发光。这是一种能满足过而不发光。这是一种能满足LEDLED驱动电流的驱动电流的要求的电路，其负载电源稳定，容易调整，要求的电路，其负载电源稳定，容易调整，便于与便于与LDLD驱动电路兼容，应用灵活，维护方驱动电路兼容，应用灵活，维护方便。便。图图2-3 LED2-3 LED射极耦合驱动电路射极耦合驱动电路 4 4、LDLD是利用在其有源区中受激发射的器件，只是利用在其有源区中受激发射的器件，只有在工作电流超过阈值电流的情况下，才会输出有在工作电流超过阈值电流的情况下，才会输出激光，因而是有阈值的器件。由图激光，因而是

15、有阈值的器件。由图2-42-4可见，图可见，图中的中的IthIth是是LDLD的阀值电流。可见驱动的阀值电流。可见驱动LDLD光源器件光源器件发光必须是直流偏置电流发光必须是直流偏置电流IbIb和信号电流（即调制和信号电流（即调制电流电流ImIm）的共同作用。）的共同作用。图图2-4 LD2-4 LD的的P-IP-I特性曲线和调制波形特性曲线和调制波形 5 5、图、图4-44-4所示的驱动电路为双端信号反向输所示的驱动电路为双端信号反向输入，由于入，由于T1T1、T2T2的基极所加的信号大小相等、的基极所加的信号大小相等、相位相反，这样可以进一步提高电路的开关相位相反，这样可以进一步提高电路的

16、开关速度。这种驱动电路温度稳定性、抗干扰的速度。这种驱动电路温度稳定性、抗干扰的性能都比较好。同时由于射极耦合电阻性能都比较好。同时由于射极耦合电阻ReRe的的负反馈作用，保证了负反馈作用，保证了LDLD调制电流调制电流ImIm的稳定性。的稳定性。图图4-4 4-4 实用化的实用化的LDLD的驱动电路的驱动电路 四、实验内容四、实验内容 1 1、用导线连接电终端模块、用导线连接电终端模块T68T68和和T94T94 2 2、将开关、将开关BM1BM1拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K43K43拨为拨为“数字数字”，将电位器，将电位器W44W44逆时针旋转到最小。逆时针旋转到最小

17、。3 3、用万用表测量、用万用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)之之间的电阻值（电阻焊接在间的电阻值（电阻焊接在PCBPCB板的反面），找板的反面），找出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的关系（关系（V VIR110IR110）。）。4 4、打开交流电源，此时指示灯、打开交流电源，此时指示灯D4D4、D5D5、D6D6、D7D7 D8 D8亮。亮。5 5、将电位器、将电位器W46W46（阈值电流调节）逆时针旋转（阈值电流调节）逆时针旋转 到底。到底。6 6、慢慢调节电位器、慢慢调节电位器W44W44（数字驱动调节），

18、用（数字驱动调节），用 万用表测量万用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)两端电压两端电压 使之为使之为25mv25mv。观测此过程中无光告警二极管。观测此过程中无光告警二极管 观察二极管观察二极管D11D11的发光情况。的发光情况。7 7、用示波器测量测试钩、用示波器测量测试钩TP108(LT)TP108(LT)的波形，并的波形，并记录下来，同时用示波器的另一通道测量输记录下来，同时用示波器的另一通道测量输入的数据入的数据T94(13_DIN)T94(13_DIN)，经两者进行比较，观，经两者进行比较，观察其之间的区别和相同点。察其之间的区别和相同点。8

19、8、调节电位器、调节电位器W46W46（阈值电流调节），用万用（阈值电流调节），用万用表测量表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)两端电压（红两端电压（红表笔插表笔插T97T97，黑表笔插，黑表笔插T98T98），观察此时的万），观察此时的万用表的读数值的变化。用表的读数值的变化。9 9、改变电位器、改变电位器W44W44和和W46W46的数值，此时重新的数值，此时重新观察步骤六中两点的电压变化。观察步骤六中两点的电压变化。10 10、根据以上实验步骤设计、根据以上实验步骤设计850nm850nm光端机的数光端机的数字驱动原理实验。字驱动原理实验。11 11、

20、实验完成后，关闭交流电源，拆除各个、实验完成后，关闭交流电源，拆除各个连线，将所有的开关拨向下，将实验箱还原。连线，将所有的开关拨向下，将实验箱还原。五、注意事项五、注意事项 1 1、激光器的驱动电流值不能大于、激光器的驱动电流值不能大于60mA,60mA,否则否则由烧毁激光器的危险。由烧毁激光器的危险。2 2、实验箱使用过程中应有防静电措施，以、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。防静电损坏光学器件。3 3、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向老师报告。老师报告。六

21、、预习思考题六、预习思考题 1 1、在、在LDLD器件的驱动电路中，为什么需要直器件的驱动电路中，为什么需要直流偏置电流流偏置电流IbIb的共同作用？的共同作用？七、实验报告七、实验报告 1 1、根据实验的结果画出激光器条之后的波形，、根据实验的结果画出激光器条之后的波形，并和输入信号的波形进行比较。并和输入信号的波形进行比较。2 2、分析图、分析图4-44-4中激光器调制电路的原理。中激光器调制电路的原理。实验三实验三 光发射机性能测试实验光发射机性能测试实验一、实验目的一、实验目的 1 1、了解数字光发端机输出光功率的指标、了解数字光发端机输出光功率的指标 要求。要求。2 2、掌握数字光发

22、端机输出光功率的测试、掌握数字光发端机输出光功率的测试方法。方法。3 3、了解数字光发端机的消光比的指标要、了解数字光发端机的消光比的指标要求。求。4 4、掌握数字光发端机的消光比的测试方、掌握数字光发端机的消光比的测试方法。法。二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1光纤通信原理实验箱光纤通信原理实验箱 1 1台台 2 2、20MHz20MHz双踪模拟示波器双踪模拟示波器 1 1台台 3 3、万用表、万用表 1 1台台 、FCFC光功率计光功率计 台台 5 5、FC/PC-FC/PCFC/PC-FC/PC单模光跳线单模光跳线 1 1根根 6 6、连接导线、连接导

23、线 20 20根根三、实验原理三、实验原理1 1、光发送机、光发送机 光发送机是数字光纤通信系统中的三大组光发送机是数字光纤通信系统中的三大组成部分（光发送机、光纤光缆、光接收机）成部分（光发送机、光纤光缆、光接收机）之一。其功能是将电脉冲信号变换成光脉冲之一。其功能是将电脉冲信号变换成光脉冲信号，并以数字光纤通信系统传输性能所要信号，并以数字光纤通信系统传输性能所要求的光脉冲信号波形从光源器件组件的尾纤求的光脉冲信号波形从光源器件组件的尾纤发射出去。发射出去。2 2、光发送机的指标：、光发送机的指标：输出光功率是指给光发端机的数字驱动电输出光功率是指给光发端机的数字驱动电路送入一伪随机二进制

24、序列作为测试信号，路送入一伪随机二进制序列作为测试信号，用光功率计直接测试光发端机的光功率，此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输出光功率。输出数值即为数字发送单元的输出光功率。输出光功率必须保持恒定，要求在环境温度变化光功率必须保持恒定，要求在环境温度变化或或LDLD器件老化的过程中，其输出光功率保持器件老化的过程中，其输出光功率保持不变。不变。3 3、消光比、消光比 消光比定义式如下式消光比定义式如下式4-14-1，P0P0是给光发是给光发端机的数字驱动电路发送全端机的数字驱动电路发送全“0”“0”码，测得码，测得的光功率，的光功率，P1P1是给光发端机的数字驱动

25、电是给光发端机的数字驱动电路发送全路发送全“1”“1”码，测得的光功率，将码，测得的光功率，将P0P0，P1P1代入公式（代入公式（1 1）：）：即得到光发端机的消光比。即得到光发端机的消光比。消光比的值与光源工作电流有一定的关系，消光比的值与光源工作电流有一定的关系，一般当发送一般当发送“0”“0”时，工作电流应在阀值附时，工作电流应在阀值附近，实验时可调节相应的驱动电流值。近，实验时可调节相应的驱动电流值。4 4、本实验采用、本实验采用4M4M速率的伪随机测试信号作速率的伪随机测试信号作为信号源，伪随机码测试信号为为信号源，伪随机码测试信号为24241 1位，通位，通过观察三种不同光纤通信

26、系统（过观察三种不同光纤通信系统（850nm850nm、1310nm1310nm和和1550nm1550nm）传输）传输NRZNRZ码的输出光功率和码的输出光功率和消光比，比较其输出光功率和消光比异同点消光比，比较其输出光功率和消光比异同点及其影响因素，同时观察驱动电流对输出光及其影响因素，同时观察驱动电流对输出光功率和消光比的影响。功率和消光比的影响。5 5、图、图1 1中是由中是由MC10116MC10116和和Q8Q8、Q21Q21组成数字组成数字驱动电路。驱动电路。MC10116MC10116为数字接口电路送出为数字接口电路送出ECLECL电平的双路信号电平的双路信号Q Q和和Q/Q/

27、，Q8Q8、Q21Q21组成差分高组成差分高速驱动电路。速驱动电路。W44W44为精密可调电位器，通过调为精密可调电位器，通过调节可改变节可改变LD131LD131激光器的驱动电流。激光器的驱动电流。图图1 1 数字光驱动电路数字光驱动电路 四、实验内容四、实验内容 a a、1550nm1550nm数字光发端机平均光功率及消光比测数字光发端机平均光功率及消光比测试。试。1 1、用导线连接电终端模块、用导线连接电终端模块T68(M)T68(M)和和T92(15_DIN)T92(15_DIN)2 2、将拨码开关、将拨码开关K35K35的值拨为的值拨为“0000”“0000”。3 3、用、用FC-F

28、CFC-FC光纤跳线将光纤跳线将1550T1550T输出端与输出端与FCFC接口光接口光功率计连接，形成输出光功率测试系统。功率计连接，形成输出光功率测试系统。4 4、打开交流电源，此时指示灯、打开交流电源，此时指示灯D4D4、D5D5、D6D6、D7D7、D8D8亮。亮。5 5、将光功率计调至、将光功率计调至15501550波长档，用光功率计波长档，用光功率计 测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的输出光功率。输出光功率。6 6、拆除导线、拆除导线T68(M)T68(M)和和T92(15_DIN)T92(15_DIN)，其余连线，其余连线 不变，连接

29、导线不变，连接导线T79(D1_O)T79(D1_O)与与T92(15_DIN)T92(15_DIN)，将，将数字信号源模块的拨码开关数字信号源模块的拨码开关K36K36拨为全拨为全“1”“1”，测得此时光功率为测得此时光功率为P1P1，将拨码开关，将拨码开关K36K36拨为全拨为全“0”“0”，测得此时光功率为，测得此时光功率为P0P0。7 7、将、将P1P1，P0P0代入公式（代入公式（1 1）式即得）式即得1550nm1550nm数字光数字光纤传输系统消光比。纤传输系统消光比。8 8、依次关闭各电源，拆除导线，拆除光纤跳线，、依次关闭各电源，拆除导线，拆除光纤跳线，将实验箱还原。将实验箱

30、还原。b b、1310nm1310nm数字发端机输出光功率及消光比数字发端机输出光功率及消光比测试测试 1 1、用导线连接电终端模块、用导线连接电终端模块T68(M)T68(M)和和T94(13_DIN)T94(13_DIN)。2 2、将开关、将开关BM1BM1拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K43K43拨为拨为“数字数字”，将电位器，将电位器W44W44逆时针旋转到最小。逆时针旋转到最小。3 3、旋开光发端机光纤输出端口（、旋开光发端机光纤输出端口（1310nm 1310nm T T）防尘帽，用）防尘帽，用FC-FCFC-FC光纤跳线将半导体激光光纤跳线将半导体激光器与光功率

31、计连接起来。器与光功率计连接起来。4 4、用万用表测量、用万用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)之间的电阻之间的电阻值，找出所测电压与半导体激光器驱动电流之间值，找出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的关系（的关系（V VIR110IR110）。）。5 5、打开交流电源，此时指示灯、打开交流电源，此时指示灯D4D4、D5D5、D6D6、D7D7、D8D8。亮。亮。6 6、将电位器、将电位器W46W46（阈值电流调节）逆时针旋到底（阈值电流调节）逆时针旋到底 7 7、慢慢调节电位器、慢慢调节电位器W44W44（数字驱动调节），用万（数字驱动调节），用万用表测

32、量用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)两端电压（红表两端电压（红表笔插笔插T97T97，黑表笔插，黑表笔插T98T98），使之为），使之为25mV25mV。8 8、将光功率计调至、将光功率计调至13101310波长档，用光功率计测波长档，用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的输出量此时光发端机的光功率，即为光发端机的输出光功率。光功率。9 9、拆除导线、拆除导线T68(M)T68(M)和和T94(13_DIN)T94(13_DIN)，其余连线，其余连线和设置不变，连接导线和设置不变，连接导线T79(D1_O)T79(D1_O)与与T94(13_

33、DIN)T94(13_DIN)，将数字信号源模块的拨码开关，将数字信号源模块的拨码开关K36K36拨为全拨为全“1”“1”，测得此时光功率为，测得此时光功率为P1P1，将，将拨码开关拨码开关K36K36拨为全拨为全“0”“0”，测得此时光功率，测得此时光功率为为P0P0。1010、将、将P1P1，P0P0代入公式代入公式12-112-1式即得式即得1310nm1310nm数字数字光纤传输系统消光比。光纤传输系统消光比。1111、重复、重复6-96-9步，调节电位器步，调节电位器W44W44，调节驱动电，调节驱动电流大小为下表中数值时，测得的输出光功率流大小为下表中数值时，测得的输出光功率及消光

34、比填入表。及消光比填入表。12 12、依次关闭各电源，拆除导线，拆除光纤跳、依次关闭各电源，拆除导线，拆除光纤跳线，将实验箱还原。线，将实验箱还原。表表 光发射机参数测试光发射机参数测试驱动电流驱动电流（mAmA）5 51010151520202525平均光功率平均光功率（uWuW）P P1 1（uWuW）P P0 0（uWuW）消光比消光比(dB)(dB)五、注意事项五、注意事项 1 1、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管脚部分。管脚部分。2 2、实验箱使用过程中应有防静电措施，以、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。防静电损坏光学器件

35、。3 3、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向老师报告。老师报告。4 4、实验时不可将光纤输出端对准自己或别、实验时不可将光纤输出端对准自己或别人的眼睛，以免损伤眼睛。人的眼睛，以免损伤眼睛。六、预习思考题六、预习思考题 1 1、输出光功率大小对光纤通信系统有何响？、输出光功率大小对光纤通信系统有何响？2 2、消光比大小对光纤通信系统传输特性有何、消光比大小对光纤通信系统传输特性有何影响？影响？3 3、如何确定数字光纤通信系统的驱动电流？、如何确定数字光纤通信系统的驱动电流？七、实验报

36、告七、实验报告 1 1、记录光发端机的输出光功率，通过实验数、记录光发端机的输出光功率，通过实验数据计算光发端机的消光比据计算光发端机的消光比 2 2、比较不同驱动电流下的输出光功率及消光、比较不同驱动电流下的输出光功率及消光比，确定驱动电流取多大时，比，确定驱动电流取多大时，1310nm1310nm光发送光发送系统更符合传输要求系统更符合传输要求 3 3、比较、比较850nm850nm、1310nm1310nm及及1550nm1550nm数字光发送数字光发送系统输出光功率及消光比，并分析系统性能系统输出光功率及消光比，并分析系统性能指标指标 4 4、对实验结果以及误差分析正确、对实验结果以及

37、误差分析正确 实验四实验四 光接收机原理实验光接收机原理实验一、实验目的一、实验目的 1 1、了解光接收机的组成原理及其各部分、了解光接收机的组成原理及其各部分的功能的功能 2 2、掌握光接收机的电路原理、掌握光接收机的电路原理 3 3、了解判决电路在光接收机中的作用、了解判决电路在光接收机中的作用二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1型光纤通信原理实验箱型光纤通信原理实验箱 1 1台台 2 2、示波器、示波器 1 1台台 3 3、FC-FCFC-FC单模光跳线单模光跳线 1 1根根 4 4、万用表、万用表 1 1台台 5 5、连接导线、连接导线 20 20根根

38、 三、实验原理三、实验原理 1 1、光接收机基本原理、光接收机基本原理 数字光接收机在光纤通信系统中的作用是数字光接收机在光纤通信系统中的作用是将光纤光缆传输后衰减变形的微弱光信号通将光纤光缆传输后衰减变形的微弱光信号通过光过光-电转换成为光信号，并给予足够的放大、电转换成为光信号，并给予足够的放大、均衡与定时再生还原成为标准的数字脉冲信均衡与定时再生还原成为标准的数字脉冲信号。号。图图1 1 数字光接收机原理框图数字光接收机原理框图 2 2、功能说明、功能说明 光检测器是将光脉冲转换成为电脉冲信号。光检测器是将光脉冲转换成为电脉冲信号。前置放大器与光检测器的合理匹配，得到大的前置放大器与光检

39、测器的合理匹配，得到大的输出信噪比信号。输出信噪比信号。主放大器是一个高增益的宽带放大器。主放大器是一个高增益的宽带放大器。均衡电路可以合理的压缩主放大器过宽的带宽，均衡电路可以合理的压缩主放大器过宽的带宽，减少数字接收放大器的噪声，提高其输出信噪减少数字接收放大器的噪声，提高其输出信噪比。比。3 3、数字光接收机电路、数字光接收机电路 图图2 2所示电路可以作为发光二极管和所示电路可以作为发光二极管和1310nm1310nm半导体激光器的光接收部分电路图，半导体激光器的光接收部分电路图，其中光电检测器采用其中光电检测器采用PINPIN光电二极管。光电二极管。MAX435MAX435芯片及其外

40、围电路实现主放大器的作用，用芯片及其外围电路实现主放大器的作用，用于放大光电检测器检测到的信号，测试钩于放大光电检测器检测到的信号，测试钩TP114TP114用于观察接收机接收到的数据信号。发用于观察接收机接收到的数据信号。发光二极管光二极管D9D9用于显示光纤线路中传输光的状用于显示光纤线路中传输光的状态，当接收端接收到信号时，发光二极管不态，当接收端接收到信号时，发光二极管不亮，当没有信号时，发光二极管亮。亮，当没有信号时，发光二极管亮。图图2 2 数字光机收机电路原理图数字光机收机电路原理图 四、实验内容四、实验内容 1 1、用导线连接电终端模块、用导线连接电终端模块T68(M)T68(

41、M)和和T94T94。2 2、将开关、将开关BM1BM1拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K43K43拨为拨为“数字数字”，将开关，将开关BM2BM2拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K30K30拨拨为为“通信通信”，将电位器，将电位器W44W44逆时针旋转到最小。逆时针旋转到最小。3 3、旋开光发端机光纤输出端口（、旋开光发端机光纤输出端口（1310nm T1310nm T）防尘帽，用防尘帽，用FC-FCFC-FC光纤跳线将半导体激光器与光纤跳线将半导体激光器与光机收机（光机收机（1310nm R1310nm R）连接起来。）连接起来。4 4、用万用表测量、用万用

42、表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)之间之间的电阻值的电阻值 5 5、打开交流电源，此时指示灯、打开交流电源，此时指示灯D4D4、D5D5、D6D6、D7D7、D8D8亮。亮。6 6、慢慢调节电位器、慢慢调节电位器W44W44（数字驱动调节），（数字驱动调节），用万用表测量用万用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)两端电两端电压，使之为压，使之为17mV17mV左右。左右。7 7、用示波器探头测量、用示波器探头测量TP114(13OUT)TP114(13OUT)处的波形，处的波形，利用另一通道测量输入数据利用另一通道测量输

43、入数据T94T94，比较两者波，比较两者波形之间的差异。缓慢的调节电位形之间的差异。缓慢的调节电位W45W45观测此时观测此时接收信号幅度的变化情况。接收信号幅度的变化情况。8 8、用示波器的两个探头同时测量输入数据、用示波器的两个探头同时测量输入数据T94T94和和T101T101的波形，调节电位器的波形，调节电位器W40W40，直到输，直到输出和输入数据完全相同为止，观察在此过程出和输入数据完全相同为止，观察在此过程中二极管中二极管D3D3的发光变化情况，的发光变化情况，9 9、用示波器探头同时测量、用示波器探头同时测量TP114TP114和和T101T101的波的波形，分别调节电位器形，

44、分别调节电位器W45W45和和W40W40，观察两者的，观察两者的变化。变化。10 10、设计、设计850nm850nm光接收原理实验。光接收原理实验。11 11、做完实验后先关闭交流电开关，拆下光、做完实验后先关闭交流电开关，拆下光跳线，用防尘帽盖住实验箱半导体激光器光跳线，用防尘帽盖住实验箱半导体激光器光纤输出端口，将实验箱还原。纤输出端口，将实验箱还原。五、注意事项五、注意事项 1 1、在回路中测、在回路中测R110R110的电阻前要将回路断开的电阻前要将回路断开 2 2、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管脚部分。脚部分。3 3、实验箱使用过程中应有

45、防静电措施，以防、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。静电损坏光学器件。4 4、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向老程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向老师报告。师报告。5 5、实验时不可将光纤输出端对准自己或别人、实验时不可将光纤输出端对准自己或别人的眼睛，以免损伤眼睛。的眼睛，以免损伤眼睛。六、思考题六、思考题 1 1、为什么在光接收机中需加入判决电路？、为什么在光接收机中需加入判决电路？七、实验报告七、实验报告 1 1、简述光接收机的原理及其组成框图。、简述光接收机的原理及其组成框图。2 2、分

46、析光纤传输后数据的变化，简述判决电、分析光纤传输后数据的变化，简述判决电路在光接收机中的路在光接收机中的作用。作用。实验五实验五 自动光功率控制实验自动光功率控制实验一、实验目的一、实验目的 1 1、了解自动光功率电路在光发端机中的作用。、了解自动光功率电路在光发端机中的作用。2 2、学习自动光功率电路的组成及其工作原理。、学习自动光功率电路的组成及其工作原理。二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1型光纤通信实验箱型光纤通信实验箱 1 1台台 3 3、FC-FCFC-FC单模光跳单模光跳 1 1根根 4 4、万用表、万用表 1 1台台 5 5、连接导线、连接导线

47、 2020根根三、实验原理三、实验原理 1 1、LDLD在工作时，随着温度的升高，在工作时，随着温度的升高，LDLD的微分的微分量子效率下降，这表现在量子效率下降，这表现在P-IP-I特性曲线斜率的特性曲线斜率的的变化上，温度越高，曲线斜率就变得越小，的变化上，温度越高，曲线斜率就变得越小，即即LDLD的电的电-光转换效率越小。而且，即使环境光转换效率越小。而且，即使环境的温度不变，由于的温度不变，由于LDLD随着工作时间的增加并随着工作时间的增加并达到一定时间以后，进入损耗失效期而引起达到一定时间以后，进入损耗失效期而引起的阈值电流增加和曲线斜率的下降也会使的阈值电流增加和曲线斜率的下降也会

48、使LDLD无法正常工作。无法正常工作。图图1 LD1 LD的的P-IP-I特性随温度变化和寿命试验曲线特性随温度变化和寿命试验曲线2 2、由图由图2 2知，在知，在LDLD驱动电流的输入数据信号驱动电流的输入数据信号 为长为长“0”“0”或使其输入数据消失时，或使其输入数据消失时，A2A2的反向输的反向输入端为高电平，因此入端为高电平，因此A3A3的输出的电平下降，进而的输出的电平下降，进而控制控制LDLD的的IbIb减小，使减小，使LDLD的输出光功率减小。这时的输出光功率减小。这时按照这种光功率的自动控制原理，其反馈控制又按照这种光功率的自动控制原理，其反馈控制又可能使可能使IbIb增加。

49、然而所谓的光功率控制是以增加。然而所谓的光功率控制是以LDLD驱驱动电路的输入数字信号的参考电平不变为必要条动电路的输入数字信号的参考电平不变为必要条件的，因此由于其输入数据信号的参考电平件的，因此由于其输入数据信号的参考电平IbIb的的的变化要大于自动光功率控制的幅度。结果长连的变化要大于自动光功率控制的幅度。结果长连“0”“0”或无信号输入时，或无信号输入时，LDLD的输出光功率大大降的输出光功率大大降低，以至于使低，以至于使LDLD不能发激光而发荧光。不能发激光而发荧光。图图2 2 自动光功率控制原理图自动光功率控制原理图 四、实验内容四、实验内容 1 1、用导线连接电终端模块、用导线连

50、接电终端模块T68T68和和T94T94。2 2、将开关、将开关BM1BM1拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K43K43拨为拨为 “数字数字”，将电位器，将电位器W44W44逆时针旋转到最小。逆时针旋转到最小。3 3、旋开光发端机光纤输出端口（、旋开光发端机光纤输出端口（1310nm T1310nm T）防尘帽，用防尘帽，用FC-FCFC-FC光纤跳线将半导体激光光纤跳线将半导体激光 器与光功率计输入端连接起来，并将光器与光功率计输入端连接起来，并将光 功率计测量波长调整到功率计测量波长调整到1310nm1310nm档。档。4 4、用万用表测量、用万用表测量T97T97（TV+