实验二光纤活动连接器一、实验目的1.了解介绍光纤活动连接器在光纤通信系统中的作用2.了解光纤的各种性能参数。二、实验内容1.介绍光纤活动连接器的特点与作用。2.介绍光纤活动连接器的分类。3.测量光纤活动连接器的插入损耗。三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。2.光功率计1台。3.光纤活动连接器1个。四、实验原理光连接器是光纤传输系统中光通路的基础部件，是光纤系统中必不可少的光无源器件。它能实现系统中设备之间、设备与仪表之间，设备与光纤之间以及光纤与光纤之间的活动连接，以便于系统接续、测试、维护。目前，光纤通信对活动连接器的基本要求是：Tech插入损耗小，受周围环境变化的影响小易于连接和拆卸，重复性、互换性好，可靠性高，价格低廉。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、ST型、SC型、PC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16
16 实验二 光纤活动连接器 一、实验目的 1.了解介绍光纤活动连接器在光纤通信系统中的作用 2.了解光纤的各种性能参数。 二、实验内容 1.介绍光纤活动连接器的特点与作用。 2.介绍光纤活动连接器的分类。 3.测量光纤活动连接器的插入损耗。 三、实验仪器 1.光纤通信实验系统 1 台。 2.光功率计 1 台。 3.光纤活动连接器 1 个。 四、实验原理 光连接器是光纤传输系统中光通路的基础部件，是光纤系统中必不可少的光无源器件。它 能实现系统中设备之间、设备与仪表之间，设备与光纤之间以及光纤与光纤之间的活动连接， 以便于系统接续、测试、维护。 目前，光纤通信对活动连接器的基本要求是： 插入损耗小，受周围环境变化的影响小， 易于连接和拆卸， 重复性、互换性好， 可靠性高，价格低廉。 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、ST 型、SC 型、PC 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。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型连接器插针套管的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。R4.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。在本实验系统中，ST插座就与半导体发光二极管组装在一起构成光发送组件或与光检测管、放大器等组件组装成光接收组件，组件用双列直插的8针插头向外连接。电路板上再装上双列直插的8孔插座，使用时把组件的8针插头插入电路板的8针插座内即实现了光纤与光收发组件再与电路板线路的连接。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。17
17 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。 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 型连接器插针套管的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。在本实验系统中，ST 插座就与半导体发光二极管组装在一起构成光发送组件 或与光检测管、放大器等组件组装成光接收组件，组件用双列直插的 8 针插头向外连接。电 路板上再装上双列直插的 8 孔插座，使用时把组件的 8 针插头插入电路板的 8 针插座内即实 现了光纤与光收发组件再与电路板线路的连接。 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。五、实验注意事项1.在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。六、实验步骤1.关闭实验系统。按以下方式用连信号连接导线连接：数字信号源模块1310数字光发模块P300P100（数字信号输出一）（数字光发信号输入）2.用光纤跳线连接1310nm光发模块的光纤活动连接器和光功率计的光纤活动连接器。3.将1310nm数字光发模块的拨码开关J100第一位拨到ON状态，第二位拨到OFF状态，将1310nm数字光发模块的手调电位器向左旋到最大4.打开系统电源。将数字信号源输第一路的拨码开关U311全拨到OFF状态，即输入到1310nm数字光发模块的信号始终为1”。5.观察光功率计的读数P1。6.关闭系统电源。在光纤跳线和光功率计之间插入一个光纤活动连接器，然后再用光纤跳线连接光纤活动连接器和光功率计。7.打开系统电源。观察光功率计的读数P2。ech8.关闭系统电源，拆除实验导线，将各实验仪器摆放整齐七、实验报告1.记录实验参数P1、P2。按公式P=P1-P2，得到光纤活动连接器的插入损耗P。18
18 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。 五、实验注意事项 1.在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。 六、实验步骤 1.关闭实验系统。按以下方式用连信号连接导线连接： 数字信号源模块 （数字信号输出一） P300—P100 ————→ 1310 数字光发模块 （数字光发信号输入） 2.用光纤跳线连接 1310nm 光发模块的光纤活动连接器和光功率计的光纤活动连接器。 3.将 1310nm 数字光发模块的拨码开关 J100 第一位拨到 ON 状态，第二位拨到 OFF 状态， 将 1310nm 数字光发模块的手调电位器向左旋到最大。 4.打开系统电源。将数字信号源输第一路的拨码开关 U311 全拨到“OFF”状态，即输入到 1310nm 数字光发模块的信号始终为“1”。 5.观察光功率计的读数 P1。 6.关闭系统电源。在光纤跳线和光功率计之间插入一个光纤活动连接器，然后再用光纤跳 线连接光纤活动连接器和光功率计。 7.打开系统电源。观察光功率计的读数 P2。 8.关闭系统电源，拆除实验导线，将各实验仪器摆放整齐。 七、实验报告 1.记录实验参数 P1、P2。按公式 P=P1-P2，得到光纤活动连接器的插入损耗 P
实验三光耦合器件一、实验目的1.了解光耦合器件各种类型。2.了解光耦合器件的制造工艺。3.了解波分复用器与一般的光耦合器件有何不同。二、实验内容1.介绍光耦合器的特点与作用。2.介绍光耦合器的分类。3.测量波分复用器的光串扰。三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。2.光功率计1台。3.光纤活动连接器1个。4.波分复用器2个。四、实验原理：光耦合器的功能是把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出。这种器件对光纤线路的影响主要是附加插入损耗，还有一定的反射和串扰噪声。耦合器大多与波长无关，与波长相关的耦合器专称为波分复用/解复用器。ech1.耦合器的类型如下图示出常用耦合器的类型，它们具有不同的功能和用途。分路器（3端口）合路器（3端口）（a）耦合器（3端口）（b）耦合器（4端口）19
19 实验三 光耦合器件 一、实验目的 1.了解光耦合器件各种类型。 2.了解光耦合器件的制造工艺。 3.了解波分复用器与一般的光耦合器件有何不同。 二、实验内容 1.介绍光耦合器的特点与作用。 2.介绍光耦合器的分类。 3.测量波分复用器的光串扰。 三、实验仪器 1.光纤通信实验系统 1 台。 2.光功率计 1 台。 3.光纤活动连接器 1 个。 4.波分复用器 2 个。 四、实验原理： 光耦合器的功能是把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出。这种器件对光纤线路 的影响主要是附加插入损耗，还有一定的反射和串扰噪声。耦合器大多与波长无关，与波长 相关的耦合器专称为波分复用/解复用器。 1.耦合器的类型 如下图示出常用耦合器的类型，它们具有不同的功能和用途。 分路器（3 端口） 合路器（3 端口） （a）耦合器（3 端口） （b）耦合器（4 端口）
入1+入2入 1分波器入2M或N入 1入 1+入 2合波器3大2（c）星状耦合器（d）波分复用器常用耦合器的类型图（a）Y型耦合器这是一种3端耦合器，其功能是把一根光纤输入的光信号按一定比列分配给两根光纤，或把两根光纤输入的光信号组合在一起，输入一根光纤。这种耦合器主要用做不同分路器的功率分配器或功率组合器。图（b）4端口耦合器这是一种2×2=4端耦合器（又称2×2星状耦合器），用来完成光功率在不同端口间的分配。它可用做定向耦合器或分路器，但不能做合路器。图（c）星状耦合器这是一种nxm耦合器，其功能是把n根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m根光纤，m和n不一定相等。这种耦合器通常用做多端功率分配器，图（d）波分复用器（也称合波器/分波器）前述光耦合器均只涉及光功率的分配，而波分复用器涉及多个不同波长的信号进行结合（合波器）或分离（分波器）的功能，因而不仅涉及光功率的分配，还涉及不同波长的分配，因而可以看做是一种特殊形式的光耦合器。2.基本结构耦合器的结构有许多种类型，其中比较实用和有发展前途的有光纤型、微器件型和波导型。（1）光纤型全光纤型耦合器的制造方法有熔锥和研磨法两种类型。①、熔锥型光纤耦合器。把两根或多根光纤排列，用熔拉双锥技术制作的各种器件。这种方法可以构成Y型耦合器、定向耦合器和波分解复用器等。它是将两根或多根光纤，把涂覆盖层去掉清洗于净后，拧绞成麻花状，然后在加热熔融状态下边加热边向两边拉伸而成中间部位是哑铃状的双锥体。它的工作原理是这样的：在双锥体的前半部，随着光纤逐渐变细，原来在光纤中传播的芯模逐渐变成包层模并向前传播。在双锥体区光信号已使所有光纤“公有化”了，即发生光耦合。在双锥体后半部分，随着光纤逐渐变粗，包层模又逐渐转变为模芯，使光功率分配到各个光纤中，这就是多纤星状耦合器的工作原理。多纤星状耦合器的制造工艺和所选用设备都比较简单，而光纤根数又可任意选定，因此，这种光纤耦合器将会20
20 图（a）Y 型耦合器 这是一种 3 端耦合器，其功能是把一根光纤输入的光信号按一定比 列分配给两根光纤，或把两根光纤输入的光信号组合在一起，输入一根光纤。这种耦合器主 要用做不同分路器的功率分配器或功率组合器。 图（b）4 端口耦合器 这是一种 2×2＝4 端耦合器（又称 2×2 星状耦合器），用来完成光 功率在不同端口间的分配。它可用做定向耦合器或分路器，但不能做合路器。 图（c）星状耦合器 这是一种 n×m 耦合器，其功能是把 n 根光纤输入的光功率组合在 一起，均匀地分配给 m 根光纤，m 和 n 不一定相等。这种耦合器通常用做多端功率分配器。 图（d）波分复用器（也称合波器/分波器）前述光耦合器均只涉及光功率的分配，而波 分复用器涉及多个不同波长的信号进行结合（合波器）或分离（分波器）的功能，因而不仅 涉及光功率的分配，还涉及不同波长的分配，因而可以看做是一种特殊形式的光耦合器。 2.基本结构 耦合器的结构有许多种类型，其中比较实用和有发展前途的有光纤型、微器件型和波导 型。 （1）光纤型 全光纤型耦合器的制造方法有熔锥和研磨法两种类型。 ①、熔锥型光纤耦合器。把两根或多根光纤排列，用熔拉双锥技术制作的各种器件。这 种方法可以构成 Y 型耦合器、定向耦合器和波分解复用器等。它是将两根或多根光纤，把涂 覆盖层去掉清洗干净后，拧绞成麻花状，然后在加热熔融状态下边加热边向两边拉伸而成， 中间部位是哑铃状的双锥体。它的工作原理是这样的：在双锥体的前半部，随着光纤逐渐变 细，原来在光纤中传播的芯模逐渐变成包层模并向前传播。在双锥体区光信号已使所有光纤 “公有化”了，即发生光耦合。在双锥体后半部分，随着光纤逐渐变粗，包层模又逐渐转变为 模芯，使光功率分配到各个光纤中，这就是多纤星状耦合器的工作原理。多纤星状耦合器的 制造工艺和所选用设备都比较简单，而光纤根数又可任意选定，因此，这种光纤耦合器将会 M 或 N N （c）星状耦合器 （d）波分复用器 λ 1＋λ 2 分波器 λ 1 λ 2 合波器 λ 1 λ 2 λ 1＋λ 2 常用耦合器的类型