光电信息技术实验一一光通信技术实验 处，后向反射光相对于输入光的比率的分贝数， 其表达式为： L =10Lg P(dB) (式3.1.2) 其中P1一输入光功率，P一后向反射光功率。反射损耗愈大愈好，以减少反射光 对光源和系统的影响。改进回波损耗的途径只有一个，即将插头端面加工成球面或斜球 面。球面接触，使纤芯之间的间隙接近于0，达到“物理接触”，使端面间隙和多次反射 所引起的插入损耗得以消除，从而使后向反射光大为减少。斜球面接触除了实现光纤端 面的物理接触以外，还可以将微弱的后向光加以旁路，使其难以进入原来的纤芯，斜球 面接触可以使回波损耗达到60dB以上，甚至达到70dB (2)互换性、重复性 光纤连接器是通用的无源器件，对于同一类型的光纤连接器 一般都可以任意组合 使用、并可以重复多次使用，由此而导入的附加损耗一般都在小于02dB的范围内。 (3)抗拉强度 对于做好的光纤连接器，一般要求其抗拉强度应不低于90N。 (4)温度 一般要求，光纤连接器必须在-40oC~+70oC的温度下能够正常使用。 (5)插拔次数 目前使用的光纤连接器一般都可以插拔1000次以上。 (二)光纤连接器的性能如下： 光纤通信使用的光连接器按纤芯插针、插孔的数目不同分有单芯活动连接器和多芯 活动连接器两类：单芯活动连接器的基本结构是插针和插孔。由光纤连接损耗的计算可 知，影响损耗的主要外在因素是相互连接的两根光纤的纤芯之间的错位和倾斜，所以在 连接器的结构中，要求插针中的纤芯与插孔有很高的同心度，相连的两根插针在插孔中 能精确的对准。按结构不同分有FC型、PC型、ST型、SC型等等。 1FC刑活动连接翠 FC型（平面对接型）光连接器。这种连接器插入损耗小，重复性、互换性和环境可 靠性都能满足光纤通信系统的要求，是目前国内广泛使用的类型。 FC型连接器结构采用插头一转接器一插头的螺旋耦合方式。两插针套管互相对接， 对接套管端面抛磨成平面，外套一个弹性对中套简，使其压紧并且精确对中定位。FC 型光连接器制造中的主要工艺是高精度插针套管和对中套筒的加工。高精度插针套管有 毛细管型、陶瓷整体型和模塑型三种典型结构。对中套筒是保证插针套管精确对准的定 位机构。 FC型单模光纤连接器一般地分螺旋耦合型和卡口耦合型两种。 ℉C型单模光纤连接器所连接的两根光纤端面是平面对接，端面间的空气气隙会产生 菲涅尔反射。反射光反射到激光器会引起额外的噪声和波形失真，而端面间的多次反射 还会引起插入损耗的增加。本实验系统中，右边四个对外活动连接器就是为FC型。 2.PC型光纤连接器。 PC型（直接接触型）单模光纤连接器。这种连接器是为克服FC型连接器平面对接
光电信息技术实验――光通信技术实验 处，后向反射光相对于输入光的比率的分贝数， 其表达式为： )(10 3 1 dB P P r LgL （式 3.1.2） 其中P1—输入光功率，P3—后向反射光功率。 反射损耗愈大愈好，以减少反射光 对光源和系统的影响。改进回波损耗的途径只有一个，即将插头端面加工成球面或斜球 面。球面接触，使纤芯之间的间隙接近于“0”，达到“物理接触”，使端面间隙和多次反射 所引起的插入损耗得以消除，从而使后向反射光大为减少。斜球面接触除了实现光纤端 面的物理接触以外，还可以将微弱的后向光加以旁路，使其难以进入原来的纤芯，斜球 面接触可以使回波损耗达到 60dB以上，甚至达到 70dB。 （2）互换性、重复性 光纤连接器是通用的无源器件，对于同一类型的光纤连接器，一般都可以任意组合 使用、并可以重复多次使用，由此而导入的附加损耗一般都在小于 0.2dB的范围内。 （3）抗拉强度 对于做好的光纤连接器，一般要求其抗拉强度应不低于 90N。 （4）温度 一般要求，光纤连接器必须在-40oC ~ +70oC的温度下能够正常使用。 （5）插拔次数 目前使用的光纤连接器一般都可以插拔l000 次以上。 （二）光纤连接器的性能如下： 光纤通信使用的光连接器按纤芯插针、插孔的数目不同分有单芯活动连接器和多芯 活动连接器两类；单芯活动连接器的基本结构是插针和插孔。由光纤连接损耗的计算可 知，影响损耗的主要外在因素是相互连接的两根光纤的纤芯之间的错位和倾斜，所以在 连接器的结构中，要求插针中的纤芯与插孔有很高的同心度，相连的两根插针在插孔中 能精确的对准。按结构不同分有 FC 型、PC 型、ST 型、SC 型等等。 1. FC 型活动连接器 FC 型（平面对接型）光连接器。这种连接器插入损耗小，重复性、互换性和环境可 靠性都能满足光纤通信系统的要求，是目前国内广泛使用的类型。 FC 型连接器结构采用插头－转接器－插头的螺旋耦合方式。两插针套管互相对接， 对接套管端面抛磨成平面，外套一个弹性对中套筒，使其压紧并且精确对中定位。FC 型光连接器制造中的主要工艺是高精度插针套管和对中套筒的加工。高精度插针套管有 毛细管型、陶瓷整体型和模塑型三种典型结构。对中套筒是保证插针套管精确对准的定 位机构。 FC 型单模光纤连接器一般地分螺旋耦合型和卡口耦合型两种。 FC 型单模光纤连接器所连接的两根光纤端面是平面对接，端面间的空气气隙会产生 菲涅尔反射。反射光反射到激光器会引起额外的噪声和波形失真，而端面间的多次反射 还会引起插入损耗的增加。本实验系统中，右边四个对外活动连接器就是为 FC 型。 2. PC 型光纤连接器。 PC 型（直接接触型）单模光纤连接器。这种连接器是为克服 FC 型连接器平面对接 19
光电信息技术实验一一光通信技术实验 的缺点而设计的。它是将插针套管端面抛磨成凸球面，使被连接的两根光纤的端面直接 接触。这样，它的插入损耗小、反射损耗大、性能稳定可靠。P℃型光纤连接器用于高速 数字传输系统。 FC型连接器插针套管端面也可研磨抛光成凸球面，此时称为FC一PC型光纤连接 器。 3.SC型光纤连接器 SC型（矩形）光纤连接器。SC型矩形光纤连接器采用新型的直插式耦合装置，只 需轴向插拔，不用旋转，可自锁和开启，装卸方便。它体积小，不需旋转空间，能满足 高密封装的要求。它的外壳是矩形的，采用模塑工艺，用增强的PBT的内注模玻璃制造。 插针套管是氧化锆整体型，将其端面研磨成凸球面。插针体尾入口是锥形的，以便光纤 插入到套管内。SC型矩形连接器的装配一般分：选择套管、光纤处理、光连接器与光纤 的连接、套管端面处理等各步骤 4.ST型光纤连接器 ST型连接器是一种卡口式的连接器，它采用带键的卡口式紧锁机构，确保每次连接 均能准确对中。插针直径为中2.5mm,其材料可为陶瓷或金属。它可在现场安装，也可 在工厂预装成光纤组件。本实验系统中， 一体化数字光端机为ST型接口，通过STFC 转接尾纤连接至右边的FC型活动连接器。 目前ST型活动连接器的插入损耗典型值为0.3dB,最大值为0.5dB:其后向反射损 耗在一般情况下为≤-31dB,但在端面作精细处理后，可≤-40dB。 单模光纤连接器产品， 一般地应标明连接器名称、型号、接光纤类型、工作波长 光纤尺寸、光纤根数、首次使用插入损耗、温度范围、耦合方式（螺旋、卡口、插拔式） 以及端面处理、装配方式等等 (三)活动连接器的特性测量框图： 1.测试活动连接器插入损耗 向光发射端机的数字驱动电路送入一周期性数字信号（如方波），保持注入电流的恒 定。首先测量光发射端机的光功率，记为P1:此时，在光发射端机与光功率计之间连接 活动连接器，记下此时光功率P2。将P1、P2代入公式3.1.1即可计算出其插入损耗。其 测量原理框图如图3.12所示。 2.测试活动连接器回波损耗 如图3.1.3(a)连接好测量器件。向光发射端机的数字驱动电路送入一周期性数字 信号（如方波），保持注入电流的恒定。首先测量光发射端机的光功率，记为P1:此时， 按照图3.1.3(b)连接好光功率计和待测活动连接器，记下此时光功率P3。将P1、P3代 入公式3.12即可计算出其回波损耗（本测量方法忽略了分路器的插入损耗和回波损耗）。 其测量原理框图如图3.1.3所示。 四、实验步骤 (一)活动连接器的插入损耗测量 1.关闭系统电源，按图3.1.2(a)将光发射端机(TX1550)、光跳线、光功率计连接好， 注意收集好器件的防尘帽。 2.打开系统电源，液晶菜单选择光纤测量实验一平均光发功率"”确认，即在P103(P108) 20
光电信息技术实验――光通信技术实验 的缺点而设计的。它是将插针套管端面抛磨成凸球面，使被连接的两根光纤的端面直接 接触。这样，它的插入损耗小、反射损耗大、性能稳定可靠。PC 型光纤连接器用于高速 数字传输系统。 FC 型连接器插针套管端面也可研磨抛光成凸球面，此时称为 FC－PC 型光纤连接 器。 3.SC 型光纤连接器 SC 型（矩形）光纤连接器。SC 型矩形光纤连接器采用新型的直插式耦合装置，只 需轴向插拔，不用旋转，可自锁和开启，装卸方便。它体积小，不需旋转空间，能满足 高密封装的要求。它的外壳是矩形的，采用模塑工艺，用增强的 PBT 的内注模玻璃制造。 插针套管是氧化锆整体型，将其端面研磨成凸球面。插针体尾入口是锥形的，以便光纤 插入到套管内。SC 型矩形连接器的装配一般分：选择套管、光纤处理、光连接器与光纤 的连接、套管端面处理等各步骤。 4.ST 型光纤连接器 ST 型连接器是一种卡口式的连接器，它采用带键的卡口式紧锁机构，确保每次连接 均能准确对中。插针直径为Φ2.5mm，其材料可为陶瓷或金属。它可在现场安装，也可 在工厂预装成光纤组件。本实验系统中，一体化数字光端机为 ST 型接口，通过 ST-FC 转接尾纤连接至右边的 FC 型活动连接器。 目前 ST 型活动连接器的插入损耗典型值为 0.3dB，最大值为 0.5dB；其后向反射损 耗在一般情况下为≤-31dB，但在端面作精细处理后，可≤-40dB。 单模光纤连接器产品，一般地应标明连接器名称、型号、接光纤类型、工作波长、 光纤尺寸、光纤根数、首次使用插入损耗、温度范围、耦合方式（螺旋、卡口、插拔式） 以及端面处理、装配方式等等。 （三）活动连接器的特性测量框图： 1.测试活动连接器插入损耗 向光发射端机的数字驱动电路送入一周期性数字信号（如方波），保持注入电流的恒 定。首先测量光发射端机的光功率，记为 P1；此时，在光发射端机与光功率计之间连接 活动连接器，记下此时光功率 P2。将 P1、P2 代入公式 3.1.1 即可计算出其插入损耗。其 测量原理框图如图 3.1.2 所示。 2.测试活动连接器回波损耗 如图 3.1.3（a）连接好测量器件。向光发射端机的数字驱动电路送入一周期性数字 信号（如方波），保持注入电流的恒定。首先测量光发射端机的光功率，记为P1；此时， 按照图 3.1.3（b）连接好光功率计和待测活动连接器，记下此时光功率P3。将P1、P3 代 入公式 3.1.2 即可计算出其回波损耗（本测量方法忽略了分路器的插入损耗和回波损耗）。 其测量原理框图如图 3.1.3 所示。 四、实验步骤 （一）活动连接器的插入损耗测量 1.关闭系统电源，按图 3.1.2（a）将光发射端机（TX1550）、光跳线、光功率计连接好， 注意收集好器件的防尘帽。 2.打开系统电源，液晶菜单选择“光纤测量实验—平均光发功率”确认，即在P103（P108） 20
光电信息技术实验一一光通信技术实验 铆孔输出1KHZ的31位m序列。 3.示波器测试P103(P108)铆孔波形，确认有相应的波形输出 光发射机 1P1 (a) 待测活动连接器 光发射机 FC-FC 光功率计 (b) 图3.12活动连接器插入损耗的测量原理框图 光发射机 Y分路器 遮光帽 (a) 待测活动连接器 光发射机 Y分路器 ■ 光帽 光功率计 P3 (b) 图3.1.3活动连接器回波损耗的测量原理框图 4.用信号连接线连接P103(P108)、P203两铆孔，示波器A通道测试TX1550测试点， 确认有相应的被形输出，调节WV205即改变入光发瑞机信号(X1550)幅度最大（不 超过5V),记录信号电平值。即将1KHZ的31位m序列电信号送入1550nm光发端机， 并转换成光信号从TX1550法兰接口输出 5.调节光功率计工作波长“1550nm”、单位“mw”,读取此时光功率，即为1550nm光 发射端机在正常工作情况下，对于31位m序列的平均光功率，记录光功率P1。 6.将待测活动连接器按图3.1.2(b)串入其中。测得此时光功率P2。 7.代入公式3.1.1，计算活动连接器的插入损耗(dB)。 8.关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。 21
光电信息技术实验――光通信技术实验 铆孔输出 1KHZ 的 31 位 m 序列。 3.示波器测试 P103（P108）铆孔波形，确认有相应的波形输出。 图 3.1.2 活动连接器插入损耗的测量原理框图 图 3.1.3 活动连接器回波损耗的测量原理框图 4.用信号连接线连接 P103（P108）、P203 两铆孔，示波器 A 通道测试 TX1550 测试点， 确认有相应的波形输出，调节 W205 即改变送入光发端机信号（TX1550）幅度最大（不 超过 5V），记录信号电平值。即将 1KHZ 的 31 位 m 序列电信号送入 1550nm 光发端机， 并转换成光信号从 TX1550 法兰接口输出。 5.调节光功率计工作波长“1550nm”、单位“mW”，读取此时光功率，即为 1550nm光 发射端机在正常工作情况下，对于 31 位m序列的平均光功率，记录光功率P1。 6.将待测活动连接器按图 3.1.2（b）串入其中。测得此时光功率P2。 7.代入公式 3.1.1，计算活动连接器的插入损耗（dB）。 8.关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。 光发射机 P1 P3 光发射机 光功率计 待测活动连接器 Y 分路器 Y 分路器 （a） （b） 遮光帽 遮光帽 光发射机 P1 P2 （b） 光发射机 光功率计 待测活动连接器 FC FC-FC （a） 21
光电信息技术实验一一光通信技术实验 注：本实验也可选择工作波长为1310nm光信道。 (二)活动连接器的回波损耗测量（该实验测试效果不明显，学生可不做，只需了解测 试方法) 1.关闭系统电源，按图3.1.3(a)将光发射端机(TX1550)、Y型光分路器(1550nm)、 光功率计连接好，注意收集好器件的防尘帽。 2.打开系统电源，液晶菜单选择“光纤测量实验一平均光发功率”确认，即在P103(P108) 铆孔输出1KHZ的31位m序列。 3.示波器测试P103(P108)铆孔波形，确认有相应的波形输出。 4.用信号连接线连接P103(P108)、P203两铆孔，示波器A通道测试TX1550测试点 确认有相应的波形输出，调节W205即改变送入光发端机信号(TX1550)幅度最大（不 超过5V),记录信号电平值。即将1KHZ的31位m序列电信号送入l550m光发端机， 并转换成光信号从TX1550法兰接口输出。 5.调节光功率计工作波长“1550nm”、单位“mw”,读取此时光功率，即为1550nm 光发射端机在正常工作情况下，对于31位m序列的平均光功率，记录光功率P1。 6.将待测活动连接器按图3.1.3(b)串入其中。测得此时光功率P3 7.代入公式3.1.2，计算活动连接器的回波损耗(dB)。 8关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。 注：本实验也可选择工作波长为1310nm光信道，但需选择1310nm工作波长的Y型 光分路器。 五、实验结果 1.记录实验数据，根据实验数据算出活动连接器的插入损耗、回波损耗。 2.分析活动连接器插入损耗、回波损耗产生的原因。 3.本实验中涉及Y型光分路器的使用，查询有关资料或参考后续有关章节，了解光分 路器的原理和有关性能指标
光电信息技术实验――光通信技术实验 22 注：本实验也可选择工作波长为 1310nm 光信道。 （二）活动连接器的回波损耗测量（该实验测试效果不明显，学生可不做，只需了解测 试方法） 1.关闭系统电源，按图 3.1.3（a）将光发射端机（TX1550）、Y 型光分路器（1550nm）、 光功率计连接好，注意收集好器件的防尘帽。 2.打开系统电源，液晶菜单选择“光纤测量实验—平均光发功率”确认，即在P103（P108） 铆孔输出 1KHZ 的 31 位 m 序列。 3. 示波器测试 P103（P108）铆孔波形，确认有相应的波形输出。 4. 用信号连接线连接 P103（P108）、P203 两铆孔，示波器 A 通道测试 TX1550 测试点， 确认有相应的波形输出，调节 W205 即改变送入光发端机信号（TX1550）幅度最大（不 超过 5V），记录信号电平值。即将 1KHZ 的 31 位 m 序列电信号送入 1550nm 光发端机， 并转换成光信号从 TX1550 法兰接口输出。 5. 调节光功率计工作波长“1550nm”、单位“mW”，读取此时光功率，即为 1550nm 光发射端机在正常工作情况下，对于 31 位 m 序列的平均光功率，记录光功率 P1。 6.将待测活动连接器按图 3.1.3（b）串入其中。测得此时光功率 P3。 7.代入公式 3.1.2，计算活动连接器的回波损耗（dB）。 8.关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。 注：本实验也可选择工作波长为 1310nm 光信道，但需选择 1310nm 工作波长的 Y 型 光分路器。 五、实验结果 1.记录实验数据，根据实验数据算出活动连接器的插入损耗、回波损耗。 2.分析活动连接器插入损耗、回波损耗产生的原因。 3.本实验中涉及 Y 型光分路器的使用，查询有关资料或参考后续有关章节，了解光分 路器的原理和有关性能指标
光电信息技术实验一一光通信技术实验 实验8光衰减器的性能指标测量 一、实验目的 1了解光衰减器的指标严求！ 2.掌握光衰减器的测试方法。 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-FC单模尾纤) 4.光衰减器(1310nm/1550nm) 5.信号连接线2根 三、基本原理 (一)一般地光衰减器可分为两类，即固定光衰减器和可变光衰减器。 1.固定光衰减器 固定光衰减器是一种可根据工程需要提供不同衰减量的精密器件，可分为在线式和 法兰式。主要的用途是： (1)调整光中继器之间的增益，以便建立适当的光输出： (2)光传输系统设备的损耗评价及各种试验测试要求。 2.可变光衰减器 (1)可对光强进行连续可变和步进调节的衰减，主要用途和设计目标： ①评价光纤传输系统中作为误码率函数的信噪比SN。 ②光功率计制造中标志刻度。 ③光纤传输设备损耗的评价。 ④光端机中作为光接收机接口扩大接收机动态范围。 ⑤用于光纤测量仪器，做光线路试验与测试用。 为此，可变光衰减器应有高的精度和宽的可调衰减范围。 (2)结构与工作原理 可变光衰减器的结构原理图如图3.2.1所示： 23
光电信息技术实验――光通信技术实验 实验 8 光衰减器的性能指标测量 一、实验目的 1.了解光衰减器的指标要求； 2.掌握光衰减器的测试方法。 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-FC 单模尾纤） 4.光衰减器(1310nm/1550nm) 5.信号连接线 2 根 三、基本原理 （一）一般地光衰减器可分为两类，即固定光衰减器和可变光衰减器。 1. 固定光衰减器 固定光衰减器是一种可根据工程需要提供不同衰减量的精密器件，可分为在线式和 法兰式。主要的用途是： （1）调整光中继器之间的增益，以便建立适当的光输出； （2）光传输系统设备的损耗评价及各种试验测试要求。 2. 可变光衰减器 （1）可对光强进行连续可变和步进调节的衰减，主要用途和设计目标： ① 评价光纤传输系统中作为误码率函数的信噪比 S/N。 ② 光功率计制造中标志刻度。 ③ 光纤传输设备损耗的评价。 ④ 光端机中作为光接收机接口扩大接收机动态范围。 ⑤ 用于光纤测量仪器，做光线路试验与测试用。 为此，可变光衰减器应有高的精度和宽的可调衰减范围。 （2）结构与工作原理 可变光衰减器的结构原理图如图 3.2.1 所示： 23