光信息专业实验报告：全光纤耦合器件(2)40405.pdf

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1、 1 光信息专业实验报告：全光纤耦合器件 【实验数据记录及处理】实验用的光源波长均为 1550nm。1、22 耦合器相关性能测量（1）输入端为 IN1 时相关数据处理 从 IN1 端口输入波长为 1550nm 的光波，测量各端口的输出光强，输入端口输入光源的功率，然后重新插拔，重复三次，测得原始数据如表 1。其中有关W 和 dBm 的定义同波分复用实验中一致，二者所测得的数据是同一个数据以不同单位表示的不同形式，所以，在下面有关参数的计算中，二者计算结果应该一致，微小差别是仪器在单位转换方面的误差，且在实验时，读数有波动，切换 dBm 和 W 得到的实验数据并不一定相互对应。表 1 输入端口为

2、 IN1 时的相关数据 1 2 3 平均值 方差 dBm W dBm W dBm W dBm W dBm W IN1 1.98 1575 1.65 1467 1.67 1474 1.77 1505.3 0.11 34.9 IN2-16.50 22.50-16.50 22.35-16.04 25.00-16.35 23.3 0.16 0.9 OUT1-1.60 692.5-1.37 728.1-1.68 678.3-1.55 699.6 0.10 14.9 OUT2-1.40 724.0-1.36 730.1-1.37 736.5-1.38 730.2 0.02 1.7 备注：参数的计算公式：W

3、 单位制下:inoutPPLIlg10.，E.L.=inioutiPPlg10，S.R.=outjoutiPP，D.L.=inRPPlg10 dBm 单位制下:outinPPLI.，RinPPLD.误差计算公式：2111211111.)().()().(11inoutPinPoutLIPLIPLI 2121222121.)().()().(12inoutPinPoutLIPLIPLI 2 2112212111.)().()().()().(121inoutoutPinPoutPoutLEPLEPLEPLE 2212111.)().()().(21outoutPoutPoutRSPRSPRS 2

4、12111.)().()().(1RinPRPinLDPLDPLD 各参数的计算结果如表 2 所示：表 2 输入端为 IN1 时的各参数计算结果 1 2 3 平均值 误差 dBm W dBm W dBm W dBm W dBm W I.L.1-1/dB 3.58 3.57 3.02 3.04 3.35 3.37 3.32 3.33 0.05 0.05 I.L.1-2/dB 3.38 3.38 3.01 3.03 3.04 3.01 3.14 3.14 0.03 0.03 S.R.1/dB/0.96/1.00/0.92/0.96/0.01 E.L.1/dB/0.46/0.03/0.18/0.22

5、/0.03 D.L.1/dB 18.48 18.45 18.15 18.17 17.71 17.71 18.11 18.11 0.10 0.09 小结：1 插入损耗：理论上I.L.1-1和 I.L.1-2的值应该为 3dB，实验测得的结果分别为3.32 0.05dB和3.14 0.03dB，可见实际上的耦合器存在别的光强损耗即附加损耗。2 分光比：理论上的分光比应为 1，实验测得的结果为 0.96，可见实验用的耦合器并不能严格将输入光强平均分成两路，分光比的误差为 4%。3 附加损耗：附加损耗较大，为0.22 0.03dB，标准的 X 型耦合器的附加损耗应该在 0.1dB 以下，这是导致输出端

6、的插入损耗不为3dB的原因。4 方向性：计算结果为18.11 0.10dB，可见实验用的耦合器方向性一般，标准的值应该在60dB以上。5 在不同的条件下使用不同的单位制可以为计算带来方便，如在计算插入损耗和方向性时用 dBm 单位制比较方便，而在计算附加损耗和分光比时用W 单位制比较方便。（2）输入端为 IN2 时相关数据处理 将输入端口换为 IN2，同样测量三次。表 3 输入端口为 IN2 时的相关数据 1 2 3 平均值 方差 dBm W dBm W dBm W dBm W dBm W IN1-16.63 21.76-16.65 21.38-17.58 17.40-16.95 20.2 0

7、.32 1.4 IN2 1.98 1575 1.65 1467 1.67 1474 1.77 1505.3 0.113 34.9 OUT1-1.30 740.3-1.30 740.6-1.53 700.6-1.38 727.2 0.08 13.3 3 OUT2-1.32 736.1-1.63 682.7-1.46 715.4-1.47 711.4 0.09 15.6 根据表 3 计算得到各参数的值为：表 4 输入端为 IN1 时的各参数计算结果 1 2 3 平均值 误差 dBm W dBm W dBm W dBm W dBm W I.L.2-1/dB 3.28 3.28 2.95 2.97 3

8、.20 3.23 3.14 3.16 0.02 0.02 I.L.2-2/dB 3.30 3.30 3.28 3.32 3.13 3.14 3.24 3.25 0.01 0.01 S.R.2/dB/1.01/1.08/0.98/1.02/0.02 E.L.2/dB/0.28/0.13/0.17/0.19/0.04 D.L.2/dB 18.61 18.60 18.30 18.36 19.25 19.28 18.72 18.75 0.16 0.15 小结：1 插入损耗：理论上I.L.1-1和 I.L.1-2的值应该为 3dB，实验测得的结果分别为3.14 0.02dB和3.24 0.01dB，可见

9、实际上的耦合器存在别的光强损耗即附加损耗。2 分光比：理论上的分光比应为 1，实验测得的结果为 1.02，可见实验用的耦合器并不能严格将输入光强平均分成两路，分光比的误差为 2%。3 附加损耗：附加损耗较大，为0.19dB，标准值应该在 0.1dB 以下，这是导致输出端的插入损耗不为3dB的原因。4 方向性：计算结果为18.72 0.10dB，可见实验用的耦合器方向性一般，标准的值应该在60dB以上。5 在不同的条件下使用不同的单位制可以为计算带来方便，如在计算插入损耗和方向性时用 dBm 单位制比较方便，而在计算附加损耗和分光比时用W 单位制比较方便。（3）偏振相关损耗 在光源和输入接口之间

10、接入偏振控制器，调节控制器上三个活动片，使得 out1 和 out2端口分别输出最大功率和最小功率，计算偏振相关损耗。测量数据记录如下：表 5 偏振相关损耗测量数据 输入端口 IN1 IN2 输出端口 次数 1 2 1 2 单位 dBm W dBm W dBm W dBm W out1 MAX-3.55 440.7-3.55 441.0-3.08 490.0-3.21 476.8 MIN-3.69 428.0-3.69 427.8-3.20 478.5-3.33 464.2 out2 MAX-3.26 470.2-3.17 480.8-3.18 480.0-3.17 480.2 MIN-3.3

11、7 460.1-3.27 470.2-3.34 464.5-3.35 463.0 4 根据公式：W:minmax.10lgPP D LP dBm:minmax.PPLDP 计算偏振相关损耗，结果如下：表 6 不同输入端口时的偏振相关损耗 P.D.L.波长/nm in1 in2 输入端口 1 2 1 2 测量单位 W dBm W dBm W dBm W dBm P.D.L.1/dB 0.14 0.13 0.14 0.13 0.12 0.10 0.12 0.12 P.D.L.2/dB 0.11 0.09 0.10 0.10 0.16 0.14 0.18 0.16 由表 6 可以看出，实验用 X 型

12、耦合器的偏振相关损耗较小，无论从哪个输入端口输入，偏振相关损耗均在 0.2dB 以内。说明耦合器对于偏振态的变化并不敏感。2、14 耦合器相关性能测量（1）输入端口输入光源，测量各输出端口的输出功率，测量数据记录如下：表 7 14 耦合器输入光源功率时各输出端的输出功率 1 2 3 端口 dBm W dBm W dBm W IN 1.56 1462 1.62 1451 1.51 1419 OUT1-4.41 360.5-4.36 366.5-4.39 363.9 OUT2-4.40 362.2-4.44 362.3-4.33 368.3 OUT3-5.06 311.4-5.00 321.2-4

13、.95 319.6 OUT4-4.73 335.9-4.80 330.9-4.74 375.1 根据表 7 计算 14 耦合器的相关性能结果如下 表 8 14 耦合器相关性能计算结果 1 2 3 平均值 方差 dBm W dBm W dBm W dBm W dBm W I.L.1-1/dB 5.97 6.08 5.98 5.98 5.90 5.91 5.95 5.99 0.00 0.00 I.L.1-2/dB 5.96 6.06 6.06 6.03 5.84 5.86 5.95 5.98 0.01 0.01 I.L.1-3/dB 6.62 6.72 6.62 6.55 6.46 6.47 6.

14、57 6.58 0.01 0.01 I.L.1-4/dB 6.29 6.39 6.42 6.42 6.25 6.27 6.32 6.36 0.01 0.00 E.L./dB/0.28/0.22/0.10/0.20/0.01 F.L./dB 0.66 0.66 0.64 0.57 0.62 0.62 0.64 0.62 0.00 0.00 小结：1 14 耦合器每一个输出端口的插入损耗理论值为 6.02dB，实验测得的结果在理论值的上下浮动，说明实验用的耦合器不能严格将光强平均分成四路。5 2 耦合器的附加损耗为0.20 0.01dB，数值较小。3 均匀性：测量结果为0.64dB，数值较大，说明

15、分出来的四路光的功率还是有一定的差值，不能完全得平均分。（2）偏振相关损耗 表 9 14 耦合器的偏振相关损耗 1 2 平均值 dBm W dBm W dBm W OUT1 max-20.99 7.875-20.90 8.040-20.95 7.96 min-21.07 7.865-21.02 7.924-21.05 7.89 P.D.L 0.08 0.01 0.12 0.06 0.10 0.04 OUT2 max-20.98 7.965-21.28 7.406-21.13 7.69 min-21.17 7.651-21.53 7.030-21.35 7.34 P.D.L 0.19 0.17

16、0.25 0.23 0.22 0.20 OUT3 max-21.47 7.107-21.39 7.220-21.43 7.16 min-21.67 6.808-21.62 6.900-21.65 6.85 P.D.L 0.20 0.19 0.23 0.20 0.22 0.20 OUT4 max-21.37 7.293-21.40 7.225-21.39 7.26 min-21.52 7.043-21.52 7.035-21.52 7.04 P.D.L 0.15 0.15 0.12 0.12 0.14 0.14 小结：由表 9 可以看出，实验用 14 耦合器的偏振相关损耗较小，四个输出端口的偏振相关损耗都在 0.2dB 以内，可见耦合器的各路的输出光强对于偏振态的变化并不敏感，基本上只由输入功率及耦合器自身决定。【实验总结】（1）22 耦合器：无论光源是从 IN1 输入还是从 IN2 输入，两者计算得到的耦合器性能相差不大，说明从哪一个输入端输入对实验影响不大。（2）实验注意事项：1）操作前洗净双手（自备毛巾擦干），实验过程中，如果弄脏双手或手汗太多，须重新洗净双手擦干再进行实验。2）稳定光源与功率计为精密仪器，必须注意使用。保持光口的清洁；保持桌面整洁干净。注意光纤的摆放，严禁其他物品压在光纤上面。3）特别小心光纤标准跳线的使用，严禁过分弯曲，严禁拉扯光纤、跳线。