光电信息技术实验一一光通信技术实验 【h对应P值小的半导体激光器，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!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。 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，是光纤通信中最重要的一种光源，激光二极管可以看作为一种光学振荡器 要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，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。一般用注入电 流值来标定，也即阀值电流，当输入电流小于山时，其输出光为非相干的荧光，类似 于LED发出光，当电流大于h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PI的线性关系。 在实验中所用到半导体激光器其输出波长为1310nm,带尾纤及FC型接口。实验中半 导体激光器电流的确定通过测量串联在光端机信号输入电路中电流表的电流值。 20 TP203 TP202 试 K02 光发射 FC头细尾纤 数据 端机 电→光 图2.3.2P1曲线测试连接示意图 四、实验步骤 1.关闭系统电源，按照图2.32将激光探测器性能测试模块、光功率计、电流表连接 好。 2.将电流表（直流档）接TP202,TP203,正表笔接TP202,负表笔接TP203,将K02 跳线器拔掉。用尾纤将光功率计与TX1310法兰输出相连。 3.用锚孔连接线将P201信号输入口接地 4将K01跳线器拔掉，加电后即可开始实验 5.按照下表调整W202,达到相应的电流值（顺时针调激光管输入电流减小），测出与 电流相对应的光功率。 电流1(mA)4.65.0556.06.57.07.58.08.59.0 功率P(dB) 电流1(mA)9.510.010.511.011.5 12.013.013.514.015.0 功率P(dB) 7.以横轴为为电流1，纵轴为功率P,按照上表画出其相应的P1曲线
光电信息技术实验――光通信技术实验 Ith 对应 P 值小的半导体激光器，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。 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，是光纤通信中最重要的一种光源，激光二极管可以看作为一种光学振荡器， 要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，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。一般用注入电 流值来标定，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。 在实验中所用到半导体激光器其输出波长为 1310nm,带尾纤及 FC 型接口。实验中半 导体激光器电流的确定通过测量串联在光端机信号输入电路中电流表的电流值。 四、实验步骤 1.关闭系统电源，按照图 2.3.2 将激光/探测器性能测试模块、光功率计、电流表连接 好。 2．将电流表（直流档）接 TP202，TP203，正表笔接 TP202，负表笔接 TP203，将 K02 跳线器拔掉。用尾纤将光功率计与 TX1310 法兰输出相连。 3．用锚孔连接线将 P201 信号输入口接地。 4.将 K01 跳线器拔掉，加电后即可开始实验。 5. 按照下表调整 W202，达到相应的电流值（顺时针调激光管输入电流减小），测出与 电流相对应的光功率。 电流 I（mA） 4.6 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 功率 P（dB） 电流 I（mA） 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 13.0 13.5 14.0 15.0 功率 P（dB） 7．以横轴为为电流 I，纵轴为功率 P，按照上表画出其相应的 P-I 曲线。 电 光 测试 数据 光发射 端 机 P201 P FC 头细尾纤 图 2.3.2 P-I 曲线测试连接示意图 I K02 TP202 TP203 14
光电信息技术实验一一光通信技术实验 另外，如果配置了LED扩展模块（选配），可以测试LED光源的P!曲线。 8.测试完毕后，关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽，插好K01、K02跳线器。 五、实验结果 1整理P、I数据，绘制P曲线。 2.若配置的LED的850m光传输系统模块，测试LED光源的P-I曲线，对比测试的 1310nmLD的P-1曲线有什么不同，得出你的结论。 实验6 自动光功率控制(APC)测试 一、实验目的 1.了解自动光功率控制的目的： 2.掌握自动光功率控制的测量方法。 二、实验仪器 1.光纤通信实验箱（激光/探测器性能测试模块） 2.光功率计 3.电流表。 三、实验原理 在光纤通讯系统中，光发送电路主要由光源驱动器、光源（主要是半导体光源，包 括LED、LD等)、光功率自动控制电路(APC)、检测器、温度自动控制(ATC)以及 告警电路等部分组成。 要使半导体激光器克服供电电源波动、器件老化等因素的影响，确保激光器输出功 率稳定，就必须设计自动功率控制(APC)电路。 ,光发端机 电信号输入 接口电路 驱动电路 光信号输出 APC电路 光检测器 图2.4.1LD自动功率控制(APC)结构框图 如上图，光发射机发出的光经光电检测器将光信号转换为电信号。该电信号控制着 15
光电信息技术实验――光通信技术实验 另外，如果配置了 LED 扩展模块（选配），可以测试 LED 光源的 P-I 曲线。 8．测试完毕后，关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽，插好 K01、K02 跳线器。 五、实验结果 1.整理 P、I 数据，绘制 P-I 曲线。 2.若配置的 LED 的 850nm 光传输系统模块，测试 LED 光源的 P-I 曲线，对比测试的 1310nmLD 的 P-I 曲线有什么不同，得出你的结论。 实验 6 自动光功率控制（APC）测试 一、实验目的 1.了解自动光功率控制的目的； 2.掌握自动光功率控制的测量方法。 二、实验仪器 1.光纤通信实验箱（激光/探测器性能测试模块） 2.光功率计 3.电流表。 三、实验原理 在光纤通讯系统中，光发送电路主要由光源驱动器、光源（主要是半导体光源，包 括 LED、LD 等）、光功率自动控制电路（APC）、检测器、温度自动控制（ATC）以及 告警电路等部分组成。 要使半导体激光器克服供电电源波动、器件老化等因素的影响，确保激光器输出功 率稳定，就必须设计自动功率控制（APC）电路。 如上图，光发射机发出的光经光电检测器将光信号转换为电信号。该电信号控制着 电信号输入 接口电路 驱动电路 APC 电路 图 2.4.1 LD 自动功率控制（APC）结构框图 光发端机 光检测器 光信号输出 15
光电信息技术实验一一光通信技术实验 APC电路，APC电路控制驱动电路的电流。当光发端机发出的功率变小时，光检测器输 出的电流减小，经APC电路控制后使驱动电路电流增大，从而使输出光功案增大。反之， 当光发端机输出功率增大时，光检测器输出电流增大，经APC电路控制后，使驱动电路 电流减小，从而使输出光功率减小，达到自动光功率控制的目的。 四、实验步骤 1.将光功率计与激光器输出TX1310法兰相连。 2.电流表（直流档）插入TP202,TP203,正表笔接TP202,负表笔接TP203,将K02 跳线器拔掉。 3.加电后即可开始实验。 4.要测出自动光功率控制(APC)的结果，需要将无APC和有APC进行比较。按照 下表进行测试： 无APC(KO3跳线 有APC(KO3跳线 插入右侧) 插入左测) K01断开（拔掉跳线器），调 整W202,使电流指示为： 7mA 7mA 测出KO1断开时的功率 接通KO1(增加光端机电 流)，测出此时的电流： 测出接通K01时的功率 5.将所测数据填入上表，从上表看出，有APC时，接与不接K01,电流和功率变 化较小，而无APC时，电流和功率变化比较大。所以，可以看出当激光器输出光功率突 然变化时，APC电路将自动调整其输出功率，确保激光器输出功率稳定。上面实验参数， 验证了APC电路对光功率突然变大的影响。另外，也可验证APC电路对光功率突然变 小的影响，请实验者自行设计实验方案，写出实验步骤。 6.测试完毕后，关闭系统电源，拆除电流表及光功率计，套好防尘帽，插好K01、 K02跳线器。 五、实验结果 1.对比测试的13I0nmLD的有APC和无APC测试数据，得出你的结论。 6
光电信息技术实验――光通信技术实验 APC 电路，APC 电路控制驱动电路的电流。当光发端机发出的功率变小时，光检测器输 出的电流减小，经 APC 电路控制后使驱动电路电流增大，从而使输出光功率增大。反之， 当光发端机输出功率增大时，光检测器输出电流增大，经 APC 电路控制后，使驱动电路 电流减小，从而使输出光功率减小，达到自动光功率控制的目的。 四、实验步骤 1．将光功率计与激光器输出 TX1310 法兰相连。 2．电流表（直流档）插入 TP202，TP203，正表笔接 TP202，负表笔接 TP203，将 K02 跳线器拔掉。 3．加电后即可开始实验。 4．要测出自动光功率控制（APC）的结果，需要将无 APC 和有 APC 进行比较。按照 下表进行测试： 5．将所测数据填入上表，从上表看出，有 APC 时，接与不接 K01，电流和功率变 化较小，而无 APC 时，电流和功率变化比较大。所以，可以看出当激光器输出光功率突 然变化时，APC 电路将自动调整其输出功率，确保激光器输出功率稳定。上面实验参数， 验证了 APC 电路对光功率突然变大的影响。另外，也可验证 APC 电路对光功率突然变 小的影响，请实验者自行设计实验方案，写出实验步骤。 6．测试完毕后，关闭系统电源，拆除电流表及光功率计，套好防尘帽，插好 K01、 K02 跳线器。 五、实验结果 1.对比测试的 1310nmLD 的有 APC 和无 APC 测试数据，得出你的结论。 无 APC（K03 跳线 插入右侧） 有 APC（K03 跳线 插入左侧） K01 断开（拔掉跳线器），调 整 W202，使电流指示为: 7mA 7mA 测出 K01 断开时的功率: 接通 K01（增加光端机电 流），测出此时的电流: 测出接通 K01 时的功率: 16
光电信息技术实验一一光通信技术实验 第三章 常用光无源器件测试实验 在光纤传输系统中，使用的光无源器件大体上可分下面两类。 (1)连接部件 可用于光纤与光纤之间、光纤与设备之间、设备与设备之间或者设备与测试仪器之 间的活动连接：连接部件也可以组成功能部件，成为设备的一部分。 (2)功能部件 功能部件包括光波分复用解复用器、光衰减器、光分路耦合器、光隔离器、光开关 等。用这些部件完成光纤传输系统中的有关功能。 在光纤传输系统中，设计光无源器件时，应注意下面四个问题： 第一、使用方便。光无源器件要像一般电气无源器件一样，容易操作、使用、维护。 第二、适应光纤系统要求。光无源器件应当有适当接口，以便于连接到系统中使用。 第三、高可靠性。光无源器件性能应当稳定可靠，能经受多次重复插拔、温度循环 变化以及冲击振动等环境的考验。 第四、体积小重量轻。光无源器件的体积与重量应与其它光线路有源器件、光纤相 匹配：体积要小，重量要轻。 在本章节中，将对下列常用光无源器件的指标进行测量，实验内容根据实际配置的 光器件有所调整。 (1)光衰减器 (2)光隔离器 (3) 波分复用解复用器 (4)光分路器 17
光电信息技术实验――光通信技术实验 第三章 常用光无源器件测试实验 在光纤传输系统中，使用的光无源器件大体上可分下面两类。 （1）连接部件 可用于光纤与光纤之间、光纤与设备之间、设备与设备之间或者设备与测试仪器之 间的活动连接；连接部件也可以组成功能部件，成为设备的一部分。 （2）功能部件 功能部件包括光波分复用解复用器、光衰减器、光分路耦合器、光隔离器、光开关 等。用这些部件完成光纤传输系统中的有关功能。 在光纤传输系统中，设计光无源器件时，应注意下面四个问题： 第一、使用方便。光无源器件要像一般电气无源器件一样，容易操作、使用、维护。 第二、适应光纤系统要求。光无源器件应当有适当接口，以便于连接到系统中使用。 第三、高可靠性。光无源器件性能应当稳定可靠，能经受多次重复插拔、温度循环 变化以及冲击振动等环境的考验。 第四、体积小重量轻。光无源器件的体积与重量应与其它光线路有源器件、光纤相 匹配；体积要小，重量要轻。 在本章节中，将对下列常用光无源器件的指标进行测量，实验内容根据实际配置的 光器件有所调整。 （1） 光衰减器 （2） 光隔离器 （3） 波分复用解复用器 （4） 光分路器 17
光电信息技术实验一一光通信技术实验 实验7光纤活动连接器 一、实验目的 1.了解光活动连接器结构和分类： 2堂握活动车接器的正确使用方法： 3.掌握活动连接器的主要特性参数的测试方法。 二、实验仪器 1.光纤通信实验箱 2.20M双踪示波器 3.光功率计(FC单模尾纤) 4.FC-FC活动连接器（待测） 5.FC-Y型分路器(1：1,1310nm或1550nm) 6.FC-FC单模尾纤 7.信号连接线 1根 三、基本原理 在安装任何光纤系统时，都必须考虑以低损耗的方法把光纤或光缆相互连接起来， 以实现光链路的接续。光纤链路的接续，又可以分为永久性的和活动性的两种。永久性 的接续，大多采用熔接法、粘接法或固定连接器来实现：活动性接续，一般采用活动连 接器来实现。 本章节将对活动连接器做一简单的介绍。 光纤活动连接器，俗称活接头，一般称为光纤连接器（法兰），是用于连接两根光纤或 光缆形成连续光通路的可以重复使用的无源器件，己经广泛应用在光纤传输线路、光纤 配线架和光纤测试仪器、仪表中，是目前使用数量最多的光无源器件。 (一)光纤连接器的性能如下： 光纤连接器的性能，首先是光学性能，此外还要考虑光纤连接器的互换性、重复性、 抗拉强度、温度和插拔次数等 (1)光学性能：对于光纤连接器的光性能方面的要求，主要是插入损耗和回波损 耗这两个最基本的参数 插入损耗(Insertion Loss)插入损耗定义为光纤中的光信号通过活动连接器之后，其 输出光功率相对输入光功率的比率的分贝比。 其表达式为： 4,=08会 (式3.1.1) 其中P1一输入端的光功率，P2一输出端的光功率。插入损耗越小越好。从理论上讲 影响插入损耗的主要因素有以下几种：纤芯错位损耗、光纤倾斜损耗、光纤端面间隙损 耗、光纤端面的菲涅耳反射损耗、纤芯直径不同损耗、数值孔径不同损耗。不管那种损 耗都和生产工艺有关，因此生产工艺技术是关键。 回波损耗(Return Loss,Reflection Loss.)回波损耗又称反射损耗，是指在光纤连接
光电信息技术实验――光通信技术实验 实验 7 光纤活动连接器 一、实验目的 1.了解光活动连接器结构和分类； 2.掌握活动连接器的正确使用方法； 3.掌握活动连接器的主要特性参数的测试方法。 二、实验仪器 1.光纤通信实验箱 2.20M 双踪示波器 3.光功率计（FC 单模尾纤） 4.FC-FC 活动连接器（待测） 5.FC-Y 型分路器（1:1，1310nm 或 1550nm） 6.FC-FC 单模尾纤 7.信号连接线 1 根 三、基本原理 在安装任何光纤系统时，都必须考虑以低损耗的方法把光纤或光缆相互连接起来， 以实现光链路的接续。光纤链路的接续，又可以分为永久性的和活动性的两种。永久性 的接续，大多采用熔接法、粘接法或固定连接器来实现；活动性接续，一般采用活动连 接器来实现。 本章节将对活动连接器做一简单的介绍。 光纤活动连接器，俗称活接头，一般称为光纤连接器（法兰），是用于连接两根光纤或 光缆形成连续光通路的可以重复使用的无源器件，已经广泛应用在光纤传输线路、光纤 配线架和光纤测试仪器、仪表中，是目前使用数量最多的光无源器件。 （一）光纤连接器的性能如下： 光纤连接器的性能，首先是光学性能，此外还要考虑光纤连接器的互换性、重复性、 抗拉强度、温度和插拔次数等。 （1）光学性能：对于光纤连接器的光性能方面的要求，主要是插入损耗和回波损 耗这两个最基本的参数。 插入损耗（Insertion Loss）插入损耗定义为光纤中的光信号通过活动连接器之后，其 输出光功率相对输入光功率的比率的分贝比。 其表达式为： )(10 1 2 dB P P i LgL （式 3.1.1） 其中P1—输入端的光功率，P2—输出端的光功率。插入损耗越小越好。从理论上讲 影响插入损耗的主要因素有以下几种：纤芯错位损耗、光纤倾斜损耗、光纤端面间隙损 耗、光纤端面的菲涅耳反射损耗、纤芯直径不同损耗、数值孔径不同损耗。不管那种损 耗都和生产工艺有关，因此生产工艺技术是关键。 回波损耗（Return Loss, Reflection Loss）回波损耗又称反射损耗，是指在光纤连接 18