光电信息技术实验一一光通信技术实验 反射光束 可旋转衰耗板 图3.2.1可变光衰减器的原理结构图 (二)光固定/可调衰减器测量结构示意图，如下图所示： 伪 TX1550 随机 光固定/可调衰减器 光发射 码序 端机 列 光 图3.2.2平均光功率测试结构示意图 四、实验步骤 1.关闭系统电源，按照前面实验中的图3.1.2(a)将1550nm光发射端机的TX1550法兰 接口、FCFC单模尾纤、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示波器面试P103(P108)铆波形，确认右相成的波形输出 4.用信号连接线连接P103(P108入、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关闭系统电源，按照图3.2.2将固定（可调）衰减器串入光发射端机与光功率计之间， 注意收集好器件的防尘帽。 24
光电信息技术实验――光通信技术实验 图 3.2.1 可变光衰减器的原理结构图 （二）光固定/可调衰减器测量结构示意图，如下图所示： 图 3.2.2 平均光功率测试结构示意图 四、实验步骤 1.关闭系统电源，按照前面实验中的图 3.1.2(a)将 1550nm 光发射端机的 TX1550 法兰 接口、FC-FC 单模尾纤、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.关闭系统电源，按照图 3.2.2 将固定（可调）衰减器串入光发射端机与光功率计之间， 注意收集好器件的防尘帽。 电 光 伪 随 机 码 序 列 光发射 端 机 TX1550 P 光固定/可调衰减器 反射光束 光纤 透镜 可旋转衰耗板 24
光电信息技术实验一一光通信技术实验 7重复步骤2.4，测得哀减后的光功率2，拉L=101g合(dB) 公式计算即为衰减器的衰减量。若为固定衰减器，则将测得值与其标注的衰减量进 行比较，算出其衰减精度（一般士10%）。若为可调衰减器，慢慢调节其衰减量，记下 P2的变化范围，算出此可调衰减器的衰减范围。 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1330nm的LD光发射端机。 五、实验结果 1通过测试得出待测固定衰减器的衰减量，计算出其衰减精度，标上必要的实验说明， 2若为可调衰减器，记录其衰减量范围。 3.查找资料，陈述固定衰减器和可变衰减器主要的用途和指标， 25
光电信息技术实验――光通信技术实验 7.重复步骤 2、4，测得衰减后的光功率 P2， 按 )(10 1 2 dB P P i LgL 公式计算即为衰减器的衰减量。若为固定衰减器，则将测得值与其标注的衰减量进 行比较，算出其衰减精度（一般±10%）。若为可调衰减器，慢慢调节其衰减量，记下 P2 的变化范围，算出此可调衰减器的衰减范围。 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 1330nm 的 LD 光发射端机。 五、实验结果 1.通过测试得出待测固定衰减器的衰减量，计算出其衰减精度，标上必要的实验说明。 2.若为可调衰减器，记录其衰减量范围。 3.查找资料,陈述固定衰减器和可变衰减器主要的用途和指标。 25
光电信息技术实验一一光通信技术实验 实验9光隔离器的性能指标测量 一、实验目的 1.了解光隔离器的指标要求： 2.掌握光隔离器的测试方法。 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(CFC单模星纤) 4.光隔离器（中心波长1310/1550）1个 5单榄昆红 1根 6.信号连接线2根 三、基本原理 光隔离器(optical isolator)又称为光单向器，在光路中，只允许单向通过光信号， 是一种非互易光学器件。它主要用于光隔离。用光隔离的方法去掉无用的反射光等。光 隔离器更广泛用于相干光通信的相干光检测之中：光隔离器也用于有关的光学测试仪器 以及科学试验系统。 在光纤传输系统中，由于光纤活动连接器、光纤熔接点、光学器件的存在和光纤本 身瑞利散射的作用，总是存在着反射光波，对系统性能产生有害的影响。例如，反射光 进入半导体激光器，会使激光振荡产生不稳定现象，导致光谱变化，噪声增加，对整个 光纤传输系统性能会造成特别大损害。在这种情况下，就必须采用光隔离器来消除反射 光的影响。 光隔离器由起偏器、旋光器和检偏器三部分组成。起偏器是一种光学器件，当光束 入射到它上面时，其输出光束变成了某一方向的线性偏振光，该方向就是起偏器透光轴 或称偏振轴。当入射光的偏振方向与起偏器的偏振轴一致时，光全部通过：而当入射光 的偏振方向与起偏器的偏振轴垂直时，光不能通过，因此起偏器又可作检偏器用。旋光 气由旋光性材料和套在外面的永久磁铁（或电流线圈）组成。借助磁光效应，使通过它 的光的偏振方向发生一定程度的旋转。旋光材料种类很多，如钇石榴石(YIG)品体对 波长在1~2um间的红外光有良好的旋光性。光隔离器的工作原理如下图所示。图中起 偏器与检偏器的偏振轴相差45度角，而旋光器能使通过的光线的偏振方向旋转45度。 设起偏器的偏振轴为垂直方向，则垂直偏振光入射时，它顺利地通过起偏器。在通过旋 光器后偏振方向旋转45度，正好与检偏器的偏振轴一致，于是就获得低损耗传输。如果 有反射光出现，它在通过检偏器和旋光器后，偏振方向变成了水平方向，不能通过起偏 器，这样达到了阻碍反射光的目的。 光隔离器在结构上有块型、光纤型、波导型几种，以块型结构应用最多。在块型结 26
光电信息技术实验――光通信技术实验 实验 9 光隔离器的性能指标测量 一、实验目的 1.了解光隔离器的指标要求； 2.掌握光隔离器的测试方法。 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.光隔离器（中心波长 1310/1550） 1 个 5.单模尾纤 1 根 6.信号连接线 2 根 三、基本原理 光隔离器（optical isolator）又称为光单向器，在光路中，只允许单向通过光信号， 是一种非互易光学器件。它主要用于光隔离。用光隔离的方法去掉无用的反射光等。光 隔离器更广泛用于相干光通信的相干光检测之中；光隔离器也用于有关的光学测试仪器 以及科学试验系统。 在光纤传输系统中，由于光纤活动连接器、光纤熔接点、光学器件的存在和光纤本 身瑞利散射的作用，总是存在着反射光波，对系统性能产生有害的影响。例如，反射光 进入半导体激光器，会使激光振荡产生不稳定现象，导致光谱变化，噪声增加，对整个 光纤传输系统性能会造成特别大损害。在这种情况下，就必须采用光隔离器来消除反射 光的影响。 光隔离器由起偏器、旋光器和检偏器三部分组成。起偏器是一种光学器件，当光束 入射到它上面时，其输出光束变成了某一方向的线性偏振光，该方向就是起偏器透光轴 或称偏振轴。当入射光的偏振方向与起偏器的偏振轴一致时，光全部通过；而当入射光 的偏振方向与起偏器的偏振轴垂直时，光不能通过，因此起偏器又可作检偏器用。旋光 气由旋光性材料和套在外面的永久磁铁（或电流线圈）组成。借助磁光效应，使通过它 的光的偏振方向发生一定程度的旋转。旋光材料种类很多，如钇石榴石（YIG）晶体对 波长在 1～2um 间的红外光有良好的旋光性。光隔离器的工作原理如下图所示。图中起 偏器与检偏器的偏振轴相差 45 度角，而旋光器能使通过的光线的偏振方向旋转 45 度。 设起偏器的偏振轴为垂直方向，则垂直偏振光入射时，它顺利地通过起偏器。在通过旋 光器后偏振方向旋转 45 度，正好与检偏器的偏振轴一致，于是就获得低损耗传输。如果 有反射光出现，它在通过检偏器和旋光器后，偏振方向变成了水平方向，不能通过起偏 器，这样达到了阻碍反射光的目的。 光隔离器在结构上有块型、光纤型、波导型几种，以块型结构应用最多。在块型结 26
光电信息技术实验一一光通信技术实验 构中，除了起偏器、旋光器和检偏器，两侧尚有自聚焦透镜以把入射光变成平行光，以 及把平行光汇集到输出光纤。 光隔离器的主要指标是：工作波长、带宽、对正向入射光的插入损耗、对反向反射 光的隔离度、偏振依赖性（包括损耗和色散）、反射损耗和工作温度范围等。 在本实验中，我们只对插入损耗和隔离度进行测量。正向插入损耗是经过光隔离器 时入射光与出射光的功率之比（分贝），应越小越好。反向隔离度是入射光与经过光隔离 器后反射光的功率之比，应越大越好。现优良的光隔离器以能在围绕中心波长的士20m 的带宽内达到插入损耗小于1dB,而隔离度大于40dB. 0源中容 起偏器 旋光器 检偏器 图3.3.1光隔离器工作原理示意图 光隔离器测量结构示意图，如下图所示： 伪 TX1550 随 光隔离器 光发射 码序 端机 列 电→光 图3.32光隔离器性能测试连接示意图 四、实验步骤 (一)光隔离器正向插入损耗的测量 1.关闭系统电源，按照前面实验中图3.12(a)将1550nm光发射端机的TX1550法兰接 口、FCFC单模尾纤、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，液品菜单选择“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3引位m序列。 27
光电信息技术实验――光通信技术实验 构中，除了起偏器、旋光器和检偏器，两侧尚有自聚焦透镜以把入射光变成平行光，以 及把平行光汇集到输出光纤。 光隔离器的主要指标是：工作波长、带宽、对正向入射光的插入损耗、对反向反射 光的隔离度、偏振依赖性（包括损耗和色散）、反射损耗和工作温度范围等。 在本实验中，我们只对插入损耗和隔离度进行测量。正向插入损耗是经过光隔离器 时入射光与出射光的功率之比（分贝），应越小越好。反向隔离度是入射光与经过光隔离 器后反射光的功率之比，应越大越好。现优良的光隔离器以能在围绕中心波长的±20nm 的带宽内达到插入损耗小于 1dB，而隔离度大于 40dB。 图 3.3.1 光隔离器工作原理示意图 光隔离器测量结构示意图，如下图所示： 图 3.3.2 光隔离器性能测试连接示意图 四、实验步骤 （一）光隔离器正向插入损耗的测量 1．关闭系统电源，按照前面实验中图 3.1.2(a)将 1550nm 光发射端机的 TX1550 法兰接 口、FC-FC 单模尾纤、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。 电 光 伪 随 机 码 序 列 光发射 端 机 TX1550 P 光隔离器 A B 45 . 45 . 起偏器 旋光器 检偏器 27
光电信息技术实验一一光通信技术实验 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.关闭系统电源，按照图3.3.2将光隔离器（正向：A到B)串入光发射端机与光功 率计间，注意收集好器件的防尘帽。 7.重复步骤2、3、4、5，测得衰减后的光功率P2,按公式3.1,1计算其值即为光隔 离器正向的插入损耗量。 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1310m的LD光发射端机，注意选择对应中心波长 的光隔离器 (二)光隔离器反向隔离度的测量 1.关闭系统电源，参照图3.3.2，将1550nm光发射端机的TX1550法兰接口、FC-FC 单模尾纤、光隔离器、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.关闭系统电源，按照图3.2.2将光隔离器（旋转180度，反向：B到A)串入光发 射端机与光功率计间，注意收集好器件的防尘帽。 7.重复步骤2、3、4、5，测得衰减后的光功率P2,按公式3.1.1计算其值即为光隔离 器反向的隔离度。 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1330nm的LD光发射端机，注意选择对应中心波 长的光隔离器。 五、实验结果 1.通过测试得出光隔离器的正向插入损耗和反向隔离度，标上必要的实验说明。 2.记录每次测量的信号波形，并标上必要的说明。 3.分析接入光隔离器后对信号传输的影响。 28
光电信息技术实验――光通信技术实验 28 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．关闭系统电源，按照图 3.3.2 将光隔离器（正向：A 到 B）串入光发射端机与光功 率计间，注意收集好器件的防尘帽。 7．重复步骤 2、3、4、5，测得衰减后的光功率 P2，按公式 3.1.1 计算其值即为光隔 离器正向的插入损耗量。 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 的 LD 光发射端机，注意选择对应中心波长 的光隔离器。 （二）光隔离器反向隔离度的测量 1．关闭系统电源，参照图 3.3.2，将 1550nm 光发射端机的 TX1550 法兰接口、FC-FC 单模尾纤、光隔离器、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．关闭系统电源，按照图 3.2.2 将光隔离器（旋转 180 度，反向：B 到 A）串入光发 射端机与光功率计间，注意收集好器件的防尘帽。 7．重复步骤 2、3、4、5，测得衰减后的光功率P2，按公式 3.1.1 计算其值即为光隔离 器反向的隔离度。 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 1330nm 的 LD 光发射端机，注意选择对应中心波 长的光隔离器。 五、实验结果 1．通过测试得出光隔离器的正向插入损耗和反向隔离度，标上必要的实验说明。 2．记录每次测量的信号波形，并标上必要的说明。 3．分析接入光隔离器后对信号传输的影响