光纤通信实验4光纤中的四波混频效应

光纤通信实验4光纤中的四波混频效应
光纤通信实验4光纤中的四波混频效应

东莞理工学院《光纤通信》optisystem软件仿真实验

实验4光纤中的四波混频效应(FWM)

一、实验目的

1、了解影响四波混频效应的产生的因素

2、了解抑制或增强四波混频效应的方法

二、实验要求

图4-1 G.653(a)及G.655(b)光纤的传输光谱

某FWM的实验结果:如图4-1 (a)为4个3dBm的光信号在G.653光纤中传输了25km 后的光谱,其中λ0为1550nm波长,另外三个信号的中心波长分别为1549nm、1547nm、1551.5nm。由图可见,经过传输后的信号,由于FWM产生了数十个串扰信号,有的叠加在原来信号上,有点落在其他位置上,干扰了原信号及其他位置信号的传输。图4-1(b) 为初始输入的4个光波信号。

1、请根据上述实验数据,分别采用G.653光纤和G.655光纤作为传输光纤,对比光信号分别经过G.653光纤和G.655光纤后的FWM效应。

2、假设有两个输入光波信号输入到G.653光纤,其中一个输入信号的波长固定在1550nm,另一个波长在1550nm附近(可调)。改变输入光功率,两个波长的间隔,光纤长度,观察FWM效应,总结哪些因素将影响FWM效应。

图4-2 仿真实验系统搭建

三、思考题:

1、G.653光纤有什么缺点?为什么要研制G.655光纤?G.655光纤有什么优点?

2、如何抑制光纤中的FWM效应?

附录:计算并输出G.653或G.655光纤的色散文件

clear all;close all;

WL=linspace(1450,1630,1801);

S0=0.06;WL0=1550;D=S0*(WL-WL0);%G.653

%S0=0.0467;WL0=1480;D=S0*(WL-WL0);%G.655

figure(1)

plot(WL,D,'k');hold on;

plot(WL,D*0,'k');hold on;

axis([1450,1630,-20,20]);

WL=WL';

D=D';

da=[WL D]

save E:\G652.txt-ascii da

1:

G.653:

G.655:

2:

(1)改变波长间隔:1545:

1542:

1520:

1515:

(2)改变光功率:10dbm:

5dbm:

-10dbm:

-20dbm:

-50dbm:

(3)改变光纤长度:50km:

10km:

5km:

1km:

0.2km:

光纤通信实验报告

计算机与信息技术学院实验报告 专业:通信工程 年级/班级:2009级 2011—2012学年第一学期 课程名称 光纤通信 指导教师 李新源 本组成员 学号姓名 XXXXXX 实验地点 计算机楼501 实验时间 2012年4月6 日 项目名称 自动光功率控制电路 实验类型 硬件实验 一、 实验目的 1.掌握自动功率控制电路的工作原理 二、实验内容: 1.学习自动功率控制电路的工作原理 2.测量相关特征测试点的参数 三、实验仪器: 1.示波器。 2.光纤通信实验系统。 3.光功率计。 4.万用表。 5.FC/PC 型光纤跳线2根。 四、实验原理: 激光器输出光功率与温度和老化效应密切相关。保持激光器输出光功率稳定,可以用光反馈来自动调整偏置电流,电路如下图所示: 1 A 3 A 2 A B I

首先,PIN管监测背向光功率,经检出的光电流由A1放大,送入比较器A3的反向输入端,输入的数字信号和直流参考信号经A2比较放大,接到的A3同相输入端。A3和VT3组成恒流源,给激光器加上偏置电流IB的大小,其中信号参考电压是防止控制电路在无输入信号或长连“0”时,使偏流自动上升。这种电路在10°C~50°C温度范围内功率不稳定度ΔP/P可小于5%。 五、实验步骤: 1.关闭系统电源。按以下方式用连信号连接导线连接: 数字信号模块(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光发模块和光功率计。 3.将1310nm光发模块的J100,两位都调到ON状态。 4.将1310nm光发模块的J101设置为“数字”。 5.打开系统电源,将数字信源模块第一路的拨码开关U311全拨到OFF状态。这时输入到1310nm数字光发模块的信号始终为“1”。 6.用万用表测量R124两端的电压。测量方法:先将万用表打到20V直流电 压档。然后,将红表笔插入1310nm数字发光模块的台阶插座TP101黑表笔插入TP102。读出万用表的读数U1,代入公式I1= U1/ R124(R124=51Ω)可得此时 自动光功率控制所补偿的电流。观察此时光功率计的读数P1。然后,将1310nm 的拨码开关的右边一位拨到OFF状态,记下光功率计的读数P2。 7.调整手调电位器RP100改变光功率的大小,再重复实验步骤5,将测的实 验数据填入下表。 8.关闭系统电源,拆除实验导线。将各实验仪器摆放整齐。 六、实验结果和心得: 1 2 3 4 5 6 7 16.31dB 16.17dB 11.90dB 7.62dB 6.62dB 4.59dB 3.40dB 37.31dB 25.58dB 11.88dB 7.62dB 6.63dB 4.59dB 3.42dB 3.14mA 5.88mA 8.43mA 12.75mA 1 4.51mA 19.80mA 24.12mA

光纤通信实验报告2012301200003

武汉大学电工电子信息学院实验报告 电子信息学院通信工程专业2015年 9 月17日 实验名称光纤通信的光传输指导教师易本顺 姓名徐佑宇年级2012级学号2012301200003成绩 一、预习部分 1.实验目的 2.实验基本原理 3.主要仪器设备(含必要的元器件、工具) 一、实验目的 1、通过光传输系统课程设计使学生熟悉常见的几种传输网络的特点及应用场 合; 2、了解ZXMP S325的具体硬件结构,加深对于光传输的理解; 3、掌握 ZXMP S325 的组网过程以及网管工具的使用,培养学生在传输组网工 程方面的实际应用技能。 二、实验设备 1、SDH设备:ZXMP S325; 2、实验用维护终端 三、实验原理 SDH技术是目前通信网络的主流技术,它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务,能够满足带宽数据及图像视频等多业务的传输需求,自愈功能强。 1、光传输原理及优势 SDH 全称同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy), SDH 规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型特性,提供了一个国际支持框架,在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。这种传输网易于扩展,适于新电信业务的开展,并且使不同厂家生产的设备互通成为可能,这正是网络建设者长期以来追求的目标。 其优势主要体现在以下几个方面: (1)接口方面 ·电接口:STM-1是SDH的第一个等级,又叫基本传输模块,比特率为155.520Mb/s,STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块,比特率是STM-1的N倍(N=4n=1,4,16...)·光接口:仅对电信号扰码,光口信号码型是加扰的NRZ码,采用世界统一的7级扰码。 (2)复用方式 低速SDH信号以字节间插方式复用进高速SDH帧结构中,位置均匀、有规律,是可预见的

光纤通信实验材料

实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 1、学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理 2、了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系 3、掌握半导体激光器P(平均发送光功率)-I(注入电流)曲线的测试方法 二、实验内容 1、测量半导体激光器输出功率和注入电流,并画出P-I关系曲线 2、根据P-I特性曲线,找出半导体激光器阈值电流,计算半导体激光器斜率效率 三、实验仪器 1、ZY12OFCom23BH1型光纤通信原理实验箱1台 2、FC接口光功率计1台 3、FC-FC单模光跳线 1根 4、万用表1台 5、连接导线 20根 四、实验原理 光源是把电信号变成光信号的器件,在光纤通信中占有重要的地位。性能好、寿命长、使用方便的光源是保证光纤通信可靠工作的关键。 光纤通信对光源的基本要求有如下几个方面:首先,光源发光的峰值波长应在光纤的低损耗窗口之内,要求材料色散较小。其次,光源输出功率必须足够大,入纤功率一般应在10微瓦到数毫瓦之间。第三,光源应具有高度可靠性,工作寿命至少在10万小时以上才能满足光纤通信工程的需要。第四,光源的输出光谱不能太宽以利于传输高速脉冲。第五,光源应便于调制,调制速率应能适应系统的要求。第六,电—光转换效率不应太低,否则会导致器件严重发热和缩短寿命。第七,光源应该省电,光源的体积、重量不应太大。 作为光源,可以采用半导体激光二极管(LD,又称半导体激光器)、半导体发光二极管(LED)、固体激光器和气体激光器等。但是对于光纤通信工程来说,除了少数测试设备与工程仪表之外,几乎无例外地采用半导体激光器和半导体发光二极管。 本实验简要地介绍半导体激光器,若需详细了解发光原理,请参看各教材。 半导体激光二极管(LD)或简称半导体激光器,它通过受激辐射发光,是一种阈值器件。处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子,而跃迁到低能级E1,这个过程称为光的受激辐射,所谓一模一样,是指发射光子和感应光子不仅频率相同,而且相位、偏振方向和传播方向都相同,它和感应光子是相干的。由于受激辐射与自发辐射的本质不同,导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW)辐射,而且输出光发散角窄(垂直发散角为30~50°,水平发散角为0~30°),与单模光纤的耦合效率高(约30%~50%),辐射光谱线窄(Δλ=0.1~1.0nm),适用于高比特工作,载流子复合寿命短,能进行高速信号(>20GHz)直接调制,非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 半导体激光器的特性,主要包括阈值电流Ith、输出功率P0、微分转换效率η、峰值波长λp、光束发散角、脉冲响应时间t r、t f等。除上述特性参数之外,有时也把半导体激光器的工作电压、工作温度等列入特性参数。

光纤通信实验报告汇总

南京工程学院 通信工程学院 实验报告 课程名称光纤通信_________ 实验项目名称光纤通信实验_______ 实验学生班级通信(卓越)131_____ 实验学生姓名吴振飞_____ _____ 实验学生学号 208130429_________ 实验时间2016.6.15___ 实验地点信息楼C413_______ 实验成绩评定 ______________________ 指导教师签字 ______________________ 2016年 6月 19日

目录 实验一半导体激光器P-I特性测试实验 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验仪器 (1) 三、实验原理 (1) 四、实验内容 (2) 五、实验步骤 (2) 六、注意事项 (2) 七、思考题 (3) 实验二光电探测器特性测试实验 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验内容 (4) 五、实验步骤 (4) 六、注意事项 (4) 实验三电话光纤传输系统实验 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验内容 (5) 三、预备知识 (5) 四、实验仪器 (5) 五、实验原理 (5) 六、注意事项 (6) 七、实验步骤 (6) 九、思考题 (6)

实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理;了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系;掌握半导体激光器 P(平均发送光功率) -I(注入电流) 曲线的测试方法。 二、实验仪器 1、ZYE4301G 型光纤通信原理实验箱 1 台 2、光功率计1 台 3、FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1 根 4、万用表(自带) 1 台 5、连接导线 20 根 三、实验原理 半导体激光二极管(LD) 或简称半导体激光器,它通过受激辐射发光,(处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子,而跃迁到低能级E1,这个过程称为光的受激辐射,所谓一模一样,是指发射光子和感应光子不仅频率相同,而且相位、偏振方向和传播方向都相同,它和感应光子是相干的。) 是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同,导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW) 辐射,而且输出光发散角窄(垂直发散角为 30~50°,水平发散角为 0~30° ),与单模光纤的耦合效率高(约 30%~50%),辐射光谱线窄(Δλ =0.1~1.0nm),适用于高比特工作,载流子复合寿命短,能进行高速信号(>20GHz) 直接调制,非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 对于线性度良好的半导体激光器,其输出功率可以表示为ηω (1-1) Pe=)(2thDIIq ?η其中intintaaamirmirD+=ηη,这里的量子效率ηint,表征注入电子通过受激辐射转化为光子的比例。在高于阈值区域,大多数半导体激光器的ηint接近于 1。 1-1 式表明,激光输出功率决定于内量子效率和光腔损耗,并随着电流而增大,当注入电流I>Ith时,输出功率与I成线性关系。其增大的速率即P-I曲线的斜率,称为斜率效率 dPη2DeqdIηω= (1-2) P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时,应选阈值电流Ith尽可能小, Ith对应P值小,而且没有扭折点的半导体激光器,这样的激光器工作电流小,工作稳定性高,而且不易产生光信号失真。并且要求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,半导体激光器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阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件,也即阈值电流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发出的光,当电流大于Ith

在高度非线性光纤中使用四波混频实现NRZ到RZ的转换

在高度非线性光纤中使用四波混频实现NRZ到RZ的转换 1.引言 多径传播是一个重要的过程,在通信传输相同的信息,不同的地点,在同一时间内。这是特别有用的应用,如bandwidth-insensitive IPTV分布和远程会议在波分复用(WDM)和时分复用的方法基础上提出了实现波长多播。例子包括cross-absorption在一个electro-absorption调制器的调制,在一个高度非线性光纤中的四波混频和光学参量放大辅助透过自我播种。 在这里,我们首先证明一个方法,同时时分和波长多径传播于使用在不同的网络上。我们的宗旨是基于四波混频(过程)的输入信号与时间——wavelength-interleaved光源在一个高度非线性光子晶体光纤(有关) 我们先前已经报道了一代的时间——wavelength-interleaved雷射光源使用不同的方法,及其在光子数模 转换,全光采样,对波分复用(WDM)转换)[4 - 7]。在这项工作中实验证明和波长多播时间10 Gb / s NRZ-OOK 信号到4×10 Gb / s RZ-OOK使用交叉光源输出。错误的操作已经被解的一个最大的组播输出功率罚款4分贝。 2.原理和实验装置 这个实验装置图1显示的是。连续波激光和四个邻近的波长间距1.25海里得到了一个WDM的来源。结合激光输出光耦合器连接到输入口的光学相位调制器。该调制器以10阻抗驱动射频信号诱导啁啾在CW型灯。然后输出连接到一个卷轴8.4 -km单模光纤(交界处)。当光频率振动在每四个 现在是时间的激光,群速度色散效应SMF文件将在灯光产生压缩CW型短脉冲[8]。时间间距邻近信道是~ 25 ps,受波长间距和效应的交界处。作为一个结果,一个40兆赫时间——wavelength-interleaved实现激光源的输出交界处。生成一个10 Gb / s数据流,并由可调谐激光是一种电光调制器的驱动下,伪随机二进制序列231 - 1。脉冲源和数据流,然后结合一个50/50的光耦合器。可调谐光延迟线是用于安装调整自己的延迟。随后的耦合灯都由一个erbium-doped放大光纤放大器(EDFA)和26 dBm指向一个64米非线性色散系数为11.2(W?公里)在1550年1奈米。 过程发生在色散。输入数据流作为一个泵和与四探针代表不同的波长分量交替光源。因此,新波长部件会产生和他们把相同的数据间隔由~ 25 ps。四个产生过滤元件,我们获得多播输出。值得一提的是,自从电压源探针,责任周期的确定多播的输出脉冲宽度的选择,导致格式转换,从NRZ-OOK RZ-OOK与一个可调整的责任 周期。 3.结果和讨论 本文采用波形和光学光谱的时间——wavelength-interleaved脉冲源。如图2(a)和(b),分别为。重复率40兆赫。选择一种波长在1548.20,1549.55,1550.80和1552.05海里生产时间之间的分离产生~ 25 ps脉冲。单个脉冲的宽度在每个中心波长~ 14 ps,为确定500 -阻抗测量光学采样示波器。图3显示10 Gb / s NRZ-OOK 数据。数据的PRBS产生1545海里与模式长度231 - 1位。自从上升时间数据相对较长,我们故意在一个频道介绍一个偏移的脉冲源减少造成的扭曲眼交叉地区输入数据 我们滤出四个人渠道,为分析从输出使用0.3 -nm色散光学带通滤波器。各自的中心波长分别为1541.50,1540.25,1539.00和1538.80海里。眼睛的组播输出图如图4(a)——。(d)。RZ-OOK输出格式在与责任周期的25%。它是观察到一些出现在地面波纹通道1。原因是:眼睛有部分重叠交叉区域与1频道在脉冲源,导致在一个贫穷的灭绝的组播比例输出。不相等的振幅的输出的眼睛是主要原因unflattened光学增益EDFA的。分析了多播的表现,我们也执行误码率的测量。结果显示在图5。没有错误操作(9 BER)已经取得了所有的通道。电力处罚范围从1到4分贝。堕落的接收机灵敏度的1频道是由于外观的涟漪如上所述。其他的渠道权力的惩罚被归因于ASE噪声(EDFA)和光纤的光学系统的信噪比减少过程后。 4.总结 我们证明了4×10 Gb / s同步时间和波长多播,连同NRZ RZ格式转换过程之间使用输入信号与一个时间——wavelength-interleaved光源在64米高度非线性色散。错误的行动已经取得了所有输出最大功率多播和罚款4分贝。该方案是一种潜在的升级到产生更多的组播频道时产生更多的成分在时间-和 wavelength-interleaved激光源。

光纤通信系统实验指导书

光纤通信系统实验指导书 光纤通信系统实验指导书 桂林电子科技大学信息科技学院 二零零九年三月 目录 实验一数字光纤传输测试系统实验 (2) 实验二SDH点对点组网2M配置实验 (9)

实验三SDH 链型组网配置实验 (17) 实验四SDH 环形组网配置实验 (27) 实验一数字光纤传输测试系统实验 概述 光纤通信是利用光波作为载波,以光纤作为传输媒质实现信息传输,是一种最新的通信技术。 光纤是光导纤维的简称。光纤通信是以光波为载频,以光导纤维为传输媒质

的一种通信方式。光纤通信使用的波长在近红外区,即波长800~1800nm,可分为短波长波段(850nm)和长波长波段(1310nm和1550nm),这是目前所采用的三个通信窗口。 通信发展过程是以不断提高载频频率来扩大通信容量,光是一种频率极高的电磁波(3×1014HZ),因此用光作载波进行通信容量极大,是过去通信方式的千百倍,具有极大的吸引力,是通信发展的必然方向。 光纤通信有许多优点:首先它有极宽的频带。目前我国已完成了10Gbps的光纤通信系统,这意味着在125um的光纤中可以传输大约11万路电话。其次,光纤的传输损耗很小,传统的同轴电缆损耗约在5dB/Km以上,站间距离不足10Km;而工作在1.55um的光纤最低已达到0.2dB/Km的损耗,站间无中继传输可达100Km以上。另外,光纤通信还具有抗电磁干扰、抗腐蚀、抗辐射等特点,它 。 在地球上有取之不尽,用之不竭的光纤原材料—SiO 2 光纤通信可用于市话中继线,长途干线通信,高质量彩色电视传输,交通监控指挥,光纤局域网,有线电视网和共用天线(CATV)系统。 波分复用技术(WDM)的出现,使光纤传输技术向更高的领域发展,实现信息宽带、高速传输。 光纤通信将会在光同步数字体系(SDH)、相干光通信、光纤宽带综合业务数字网(B—ISDN)、用户光纤网、ATM及全光通信有进一步发展。 光纤通信系统主要由三部分组成:光发射机、传输光纤和光接收机。其电/光和光/电变换的基本方式是直接强度调制和直接检波。实现过程如下:输入电信号既可以是模拟信号(如视频信号、电话语音信号、正弦波或三角波信号),也可以是数字信号(如计算机数据、PCM编码信号、数字信号源信号);调制器将输入的电信号转换成适合驱动光源器件的电流信号并用来驱动光源器件,对光源器件进行直接强度调制,完成电/光变换的功能;光源 输出的光信号直接耦合到传输光纤中,经一定长度的光纤传输后送达接收端;在接收端,光电检测器对输入的光信号进行直接检波,将光信号转换成相应的电信号,再经过放大恢复等电信号处理过程,以弥补线路传输过程中带来的信号损伤(如损耗、波形畸变),最后输出和原始输入信号相一致的电信号,从而完成整个传送过程。 根据所使用的光波长、传输信号形式、传输光纤类型和光接收方式的不同,光纤通信系统可分成:

光纤通信实验报告

OptiSystem实验 一、OptiSystem简介 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包,它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身,从长距离通讯系统到LANS 和MANS都适用。OptiSystem有一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器,并具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展,从而成为一系列广泛使用的工具。全面的图形用户界面提供光子器件设计、器件模型和演示。丰富的有源和无源器件库,包括实际的、波长相关的参数。参数扫描和优化允许用户研究特定的器件技术参数对系统性能的影响。OptiSystem满足了急速发展的光子市场对于一个强有力而易于使用的光系统设计工具的需求,深受系统设计者、光通信工程师、研究人员的青睐。 OptiSystem软件允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析,从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它可广泛应用下列场合: 1.物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计; 2.CATV或者TDM?WDM网络设计; 3.SONET?SDH的环形设计; 4.传输装置、信道、放大器和接收器的设计; 5.色散图设计; 6.不同接受模式下误码率(BER)和系统代价(Penalty)的评估; 7.放大系统的BER和连接预算计算。 实验1 OptiSystem快速入门:以“激光外调制”为例 一、实验目的 1、掌握软件的简单操作 2、了解软件的元件库 3、掌握建立新的project(新的工作界面) 4、掌握搭建系统:将元件从元件库中拖入project、连线、搭建系统 5、掌握设置参数 6、掌握软件的运行、观察结果、导出数据 二、实验过程 1.建立一个新文件。(File>New) 2.将光学器件从数据库里拖入主窗口进行布局. 3.光标移至有锁链图标出现时,进行连线。(如图1所示) 4.设置连续波激光器参数。 (1)点击frequency>mode, 出现下拉菜单,选中script。 (2)在value中输入数据并作评估。 (3)点击单位,选择“THZ”,点击OK 回主窗口。(如图2所示)

光纤通信实验报告

光纤通信实验报告 班级:14050Z01 姓名:李傲 学号:1405024239

实验一光发射机的设计 一般光发送机由以下三个部分组成: 1)光源(Optical Source):一般为LED和LD。 2)脉冲驱动电路(Electrical Pulse Generator):提供数字量或模拟量的电信号。 3)光调制器(Optical Modulator):将电信号(数字或模拟量)“加载”到光波上。以 光源和调制器的关系来看,分为光源的内调制(图1.1)和光源的外调制(图1.2)。 采用外调制器,让调制信息加到光源的直流输出上,可获得更好的调制特性、更好的调制速率。目前常采用的外调制方法为晶体的电光、声光及磁光效应。图1.2的结构中,光源为频率193.1Thz 的激光二极管,同时我们使用一个Pseudo-Random Bit Sequence Generator模拟所需的数字信号序列,经过一个NRZ脉冲发生器(None-Return-to-Zero Generator)转换为所需要的电脉冲信号,该信号通过一个Mach-Zehnder调制器,通过电光效应加载到光波上,成为最后入纤所需的载有“信息”的光信号。 图1.1内调制光发射机图1.2外调制光发射机 对于直接强度调制状态下的单纵模激光器,其载流子浓度的变化是随注入电流的变化而变化。这样使有源区的折射率指数发生变化,从而导致激光器谐振腔的光通路长度相应变化,结果致使振荡波长随时间偏移,导致所谓的啁啾现象。啁啾是高速光通讯系统中一个十分重要的物理量,因为它对整个系统的传输距离和传输质量都有关键的影响。 内容:铌酸锂(LiNbO3)型Mach-Zehnder调制器中的啁啾(Chirp)分析 1设计目的 对铌酸锂Mach-Zehnder调制器中的外加电压和调制器输出信号啁啾量的关系进行模拟和分析,从而决定具体应用中MZ调制器的外置偏压的分布和大小。 2设计布局图 外调制器由于激光光源处于窄带稳频模式,可以降低或者消除系统的啁啾量。典型的外调制器是由铌酸锂(LiNO3)晶体构成。本设计中,通过对该晶体外加电压的分析调整而最终减少该光发送机中的啁啾量,其模型的设计布局图如图1.3所示。

四波混频波形

第1章引言 碰撞问题是物理学中常见的问题,早在1639年就有物理学家开始提出有关碰撞的问题,之后的几百年中无数科研工作着持续对碰撞问题进行探索,提出不同的假设,运用实验演示验证自己的理论,研究碰撞问题的规律和特点等。当时的碰撞问题还只局限于宏观物体的碰撞,到近代物理研究中碰撞问题的研究已经深入到微观领域。物质是由分子构成,碰撞效应能够对对物质的结构的检测和分析,用于研究激光制冷。对于碰撞截面的探究有助于我们了解碰撞系统下能量的再分布,各个能级之间的跃迁几率等等。它不仅仅在物理方向具有重要作用,而且在其它领域都具有广泛的应用,包括,天文学、等离子体学、原子物理学化学、材料和气体电子学等领域。关于碰撞的研究与之有联系的种类相当宽泛:原子间碰撞、Au+Au碰撞等。由于碰撞效应能够为许多实际生产应用部门都会需要相关数据,促进各个领域的飞速发展,因此碰撞效应[1-2]的研究具有重要的研究价值 四波混频是一种先进的光谱学技术,随着激光技术的不断发展使得四波混频技术的应用有的巨大的提高,比以往的技术相比拥有许多技术优势,因而四波混频技术是一种常用技术手段。 本文中我们就应用四波混频来研究多普勒系统中的碰撞效应。 1.1 碰撞效应 近代物理学中无数科研工作着对微观领域的碰撞问题进行探索,发现碰撞的的特点之一就是粒子之间发生碰撞之后,辐射频率发生改变。 一个原子或者分子和其它物质产生碰撞时,能导致其固有辐射频率的改变,这个现象就叫做碰撞效应。宇宙中的物质都是由原子分子构成的,碰撞效应的理论可以用来分析原子或分子内部的结构,为众多学科的研究和发展奠定了理论基础,提供了实验方法,具有非常重要的研究价值。 关于碰撞问题的研究包括对碰撞截面的研究,对谱线线性的研究,对谱线展宽的研究等等。碰撞效应在物理化学甚至其它领域都具有广泛的应用,包括,天文学[3]、等离子体学[4-6]、原子物理学化学[7-9]、材料和气体电子学[10-14]等领域。例如通过对谱线展宽、 II

光纤通信实验报告全

光纤通信实验报告 实验1.1 了解和掌握了光纤的结构、分类和特性参数,能够快速准确的区分单模或者多模类型的光纤。 实验1.2 1.关闭系统电源,将光跳线分别连接TX1550、RX1550两法兰接口(选择工作波长为 1550nm的光信道),注意收集好器件的防尘帽。 2.打开系统电源,液晶菜单选择“码型变换实验—CMI码PN”。确认,即在P101铆孔 输出32KHZ的15位m序列。 3.示波器测试P101铆孔波形,确认有相应的波形输出。 4.用信号连接线连接P101、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。即将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.示波器B通道测试光收端机输出电信号的P204试点,看是否有与TX1550测试点一 样或类似的信号波形。 6.按“返回”键,选择“码型变换实验—CMI码设置”并确认。改变SW101拨码器 设置(往上为1,往下为0),以同样的方法测试,验证P204和TX1550测试点波 形是否跟着变化。

7.轻轻拧下TX1550或RX1550法兰接口的光跳线,观测P204测试点的示波器B通道是否还有信号波形?重新接好,此时是否出现信号波形。 8.以上实验都是在同一台实验箱上自环测试,如果要求两实验箱间进行双工通信,如何设计连接关系,设计出实验方案,并进行实验。 9.关闭系统电源,拆除各光器件并套好防尘帽。 实验2.1 1.关闭系统电源,按照图 2.1.1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(TX1550通过尾纤接到光功率计),注意收集好器件的防尘帽。2.打开系统电源,液晶菜单选择“码型变换实验-- CMI码设置” 确认,即在P101铆 孔输出32KHZ的SW101拨码器设置的8比特周期性序列,如10001000。 3.示波器测试P101铆孔波形,确认有相应的波形输出。

光纤通信实验报告汇总(参考)

实验一用户电话接口实验 一、实验目的 1、掌握用户电话接口电路的主要功能 2、了解实现用户接口电路功能芯片Am79R70的主要性能和特点 二、实验内容 1、掌握用户线接口电路的主要功能 2、了解Am79R70的结构和工作原理 3、了解电话接续的原理及其各种语音控制信号的波形 三、实验仪器 1、ZY1804I型光纤通信原理实验系统1台 2、20MHz 双踪数字示波器1台 3、电话机2部 4、连接导线20根 四、实验原理 1、用户线接口电路功能及其作用 在现代通信设备与程控交换中,由于交换网络不能通过铃流、馈电等电流,因而将过去在公用设备(如绳路)实现的一些功能放到“用户电路”来实现。 在程控交换机中,用户电路也可称为用户线接口电路(Subscriber Line Interface Circuit—SLIC)。根据用户电话机的不同,用户接口电路可分为模拟用户电话接口电路和数字用户电话接口电路。模拟用户电话接口电路与模拟电话相连,数字用户电话接口电路和数字终端相连(如ISDN),而在此实验箱中采用模拟用户电话接口电路。 模拟用户线接口电路在实现时最大的压力应是能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击,过去都是采用晶体管、变压器、继电器等分立元件构成,但随着微电子技术的发展,各种集成的SLIC相继出现,他们大都采用半导体工艺或是薄膜、厚膜会合工艺,性能稳定,价格低廉,已实现了通用化。 在程控交换机中模拟用户接口电路一般要具有B(馈电),R(振铃),S(监视),C(编译码),H(混合),T(测试),O(过压保护)七项功能。具体含义是: 1、馈电(B-Battery feeding):向用户话机馈送直流电流。通常要求馈电电压为-48V,环路电流不小于18mA。 2、过压保护(O-Overvoltage protection):防止过压过流冲击损坏电路和设备。 3、振铃控制(R-Ringing Control):向用户话机馈送铃流,通常为25Hz/75Vrms正弦波。 4、监视(S-Supervision):监视用户线的状态,检测话机摘机、挂机与拨号脉冲灯信号已送往控制网络和交换网络。 5、编解码与滤波(C-CODEC/Filter):在数字交换中,它完成模拟话音与数字码间的转换。编译码通常采用PCM码的方式,其编码器(Coder)和译码器(Decoder)统称为CODEC。相应的防混叠与平滑低通滤波器的带宽范围为:300Hz~3400Hz,编码速率为64Kb/s。 6、混合(H-Hybird):完成二线与四线的转换功能,即实现模拟二线双向信号与PCM发送和接收数字四线信号之间的分离。 7、测试(T-Test):对用户电路进行测试。 模拟用户接口电路的结构如图所示:

光纤通信实验

实验一半导体激光器P-I特性测试验 一、实验目的 1.学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理 2.了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系 3.掌握半导体激光器P(平均发送光功率)-I(注入电流)曲线的测试 方法 二、实验仪器 1.ZY12OFCom13BG型光纤通信原理实验箱台 2.光功率计1台 3.FC/PC-FC/PC单模光跳线根 4.万用表1台 5.连接导线20根 三、实验原理 半导体激光二极管(LD)或简称半导体激光器,它通过受激辐射发光,(处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子,而跃迁到低能级E1,这个过程称为光的受激辐射。所谓一模一样,是指发射光子和感应光子不仅频率相同,而且相位、偏振方向和传播方向都相同,它和感应光子是相干的。)是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同,导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW)辐射,而且输出光发散角窄(垂直发散角为30~50°,水平发散角为0~30°),与单模光纤的耦合效率高(约30%~50%),辐射光谱线窄(Δλ=0.1~ 1.0nm),适用于高比特工作,载流子复合寿命短,能进行高速信号(>20GHz) 直接调制,非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时,应选阈值电流I th 尽可能小,I th对应P值小,而且没有扭折点的半导体激光器,这样的激光器工作电流小,工作稳定性高,消光比(测试方法见实验四)大,而且不易产生光信号失真。并且要求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,半导体激光器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阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件,也即阈值电流I th,当输入电流小于I th时,其输出光为非相干的荧光,类似于LED发出的光,当电流大于I th时,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,以测试半导体激光器的P-I线性关系。在实验中所用到半导体激光器输出波长为1310nm,带尾纤及FC型接口。 半导体激光器作为光纤通信中应用的主要光源,其性能指标直接影响到系统传的质量,因此P-I特性曲线的测试了解激光器性能是非常重要的。半

光纤光学大学物理实验讲义

光纤通信实验 光纤通信就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。光纤通信是现代通信网的主要传输手段,主要通过在发送端把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并通过光纤发送出去;在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息。 因此构成光纤通信的基本要素是光源、光纤和光检测器。 半导体激光器可以作为光纤通信的主要光源,其具有超小型、高效率和高速工作的优异特点,到如今,它是当前光通信领域中发展最快、最为重要的激光光纤通信的重要光源.光纤是光导纤维的简写,是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham 首先提出光纤可以用于通讯传输的设想,高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。光检测器:把光发射机发送的携带有信息的光信号转化成相应的电信号并放大、再生恢复为原传输的信号的器件。 【实验目的】 1. 了解和掌握半导体激光器的电光特性和测量阈值电流 2. 了解和掌握光纤的结构和分类以及光在光纤中传输的基本规律。 3. 对光纤本身的光学特性进行初步的研究,对光纤的使用技巧和处理方法有一定的了解。 4. 了解光纤通信的基本原理。 【实验仪器】 导轨,半导体激光器+二维调整,三维光纤调整架+光纤夹,光纤,光探头+二维调整架,激光功率指示计,一维位移架,专用光纤钳、光纤刀,示波器,音源等。 【实验原理】 一、半导体激光器的电光特性 实验采用的光源是半导体激光器,由于它的体积小、重量 轻、效率高、成本低,已进入了人类社会活动的多个领域。 因此对半导体激光器的了解和使用就显得十分重要。本实验 对半导体激光器进行一些基本的实验研究,以掌握半导体激

光纤通信实验报告

一、实验目的 1.了解数字光发端机平均输出光功率的指标要求 2.掌握数字光发端机平均输出光功率的测试方法 3.了解数字光发端机的消光比的指标要求 4.掌握数字光发端机的消光比的测试方法 二、实验仪器 1.ZYE4301G型光纤通信原理实验箱1台 2.光功率计1台 3.FC/PC-FC/PC单模光跳线1根 4.示波器1台 5.850nm光发端机1个 6.ST/PC-FC/PC多模光跳线1根 三、实验原理 四、实验内容 1.测试数字光发端机的平均光功率 2.测试数字光发端机的消光比 3.比较驱动电流的不同对平均光功率和消光比的影响 五、实验步骤 A、1550nm数字光发端机平均光功率及消光比测试 1.伪随机码的产生:伪随机码由CPLD下载模块产生,请参看系统简介中的CPLD下载模块。将PCM编译码模块的4.096MH Z时钟信号输出端T661与CPLD下载模块的NRZ信号产生电路的信号输入端T983连接,NRZ信号输出端T980将产生4M速率24-1位的伪随机信号,用示波器观测此信号。将此信号与1550nm光发模块输入端T151连接,作为信号源接入1550nm光发端机。 2.用FC-FC光纤跳线将光发端机的输出端1550T与光功率计连接,形成平均光功率测试系统,调整光功率计,使适合测1550nm信号。 3.用K60、K90和K15接通PCM编译码模块、CPLD模块和光发模块的电源。 4.用光功率计测量此时光发端机的光功率,即为光发端机的平均光功率。 5.测消光比用数字信号源模块输出的NRZ码作为信号源。用K60接通电源,用用示波器从T504观测此信号,将K511接1、2或2、3可观测到速率的变化,将此信号接到T151,作为伪随机信号接入光发端机。 6.用数字信号源模块的K501、K502、K503将数字信号拨为全“1”,测得此时光功率为P1,将数字信号拨为全“0”,测得此时光功率为P0。 7.将P1,P0代入公式2-1式即得1550nm数字光纤传输系统消光比。 B、1310nm数字发端机平均光功率及消光比测试 8.信号源仍用4M速率24-1位的伪随机信号,与1310nm光发模块输入端T101连接。 9.用FC-FC光纤跳线将1310nm光发模块输出端1310T与光功率计连接,形成平均光功率测试系统,调整光功率计,使适合测1310nm信号。 10.将BM1拨至数字,BM2拨至1310nm。 11.接通PCM编译码模块、CPLD模块和1310nm光发模块(用K10)的电源。 12.用万用表在T103和T104监控R110(阻值为1Ω)两端电压,调节电位器W101,使半导体激光器驱动电流为额定值25mA。 13.用光功率计测量此时光发端机的光功率,即为光发端机的平均光功率。 14.测消光比用数字信号源模块输出的NRZ码作为信号源,请参看系统简介中的数字信号源模块部分。用示波器从T504观测此信号,连接T504与T101,将数字信号拨为全“1”,测得此时光功率为P1,将数字信号拨为全“0”,测得此时光功率为P0。

光纤通信实验报告

光纤通信实验报告 课程名称光纤通信实验 实验一 光源的P-I特性、光发射机消光比测试 一、实验目的 1、了解半导体激光器LD的P-I特性、光发射机消光比。 2、掌握光源P-I特性曲线、光发射机消光比的测试方法。 二、实验器材 1、主控&信号源模块、2号、25号模块各一块 2、23号模块(光功率计)一块 3、FC/PC型光纤跳线、连接线若干 4、万用表一个 三、实验原理 数字光发射机的指标包括:半导体光源的P-I特性曲线测试、消光比(EXT)测试和平

均光功率的测试。 1、半导体光源的P -I 特性 I(mA) LD 半导体激光器P -I 曲线示意图 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,也即启动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。半导体激光器的输出光功率与驱动电流的关系如上图所示,该特性有一个转折点,相应的驱动电流称为门限电流(或称阈值电流),用I th 表示。在门限电流以下,激光器工作于自发辐射,输出(荧光)光功率很小,通常小于100pW ;在门限电流以上,激光器工作于受激辐射,输出激光功率随电流迅速上升,基本上成直线关系。激光器的电流与电压的关系类似于正向二极管的特性。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。 P -I 特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时,应选阈值电流I th 尽可能小,没有扭折点, P -I 曲线的斜率适当的半导体激光器:I th 小,对应P 值就小,这样的激光器工作电流小,工作稳定性高,消光比大;没有扭折点,不易产生光信号失真;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。 2、光发射机消光比 消光比定义为:00 11 10lg P EXT P 。 式中P 00是光发射机输入全“0”时输出的平均光功率即无输入信号时的输出光功率。P 11是光发射机输入全“1”时输出的平均光功率。从激光器的注入电流(I )和输出功率(P )的关系,即P -I 特性可以清楚地看出消光比的物理概念,如下图所示。

光纤通信实验一

实验报告 课程名称无源光实验 实验项目实验1.1、实验1.2、实验1.3、 实验1.4、实验1.5

第一部分无源光实验 实验1.1 单模光纤特性测量 一、实验目的 1、能够熟练测量光的特性 2、掌握单模光纤特性 二、实验仪器 1、 ZH7002型光纤通信多功能综合实验系统一台 2、光功率计一台 3、单模光纤跳线一根 三、实验原理 光纤是光波的传输媒质,按光纤中传输模式的多少,光纤可分为多模光纤和单模光纤两类。在单模光纤中只能传输一个模式,多模光纤则能承载成百上千个模式。 一般的光纤通信系统中,对光纤的要求为:(1)低传输损耗;(2)高带宽和高数据传输速率;(3)与系统元件(光源、光检测器等)的耦合损耗低;(4)高的机械稳定性;(5)在工作条件下光和机械性能的退化慢;(6)容易制造。 单模光纤的结构、参数和各组成部分的作用与多模光纤是类似的,它们的不同之处在于:单模光纤有模场直径和截止波长两个特殊参数。单模光纤的典型几何参数如表1所示。 表1 单模光纤的典型几何参数 参数指标 模场直径,μm (8.6~10.5)±0.7 包层直径,μm 125±1 芯/包层同心度误差,μm ≤0.8 包层不圆度,%≤2%

单模光纤以其损耗低、频带宽、容量大、成本低、易于扩容等优点,作为一种理想的信息传输介质,得到了广泛的应用。 四、 实验步骤 准备工作:将实验箱左上端的跳线开关KE01和KJ02都设置在“5B6B ”工作方式下(右端:2-3),将5B6B 编码模块中的输入数据选择开关KB01设置在“m 序列”工作方式(右端:2-3),KX02设置在“正常”位置;用发送波长为1310nm 和1550nm 的光纤发送器作为光源;并准备好尾纤,为保证测试精度,测量前先用酒精棉将光纤头清洁一下。 1、 弯曲损耗测量 (1) 将单模光纤跳线的一端接入光纤收发模块中激光收发器UE01的发送端,然后 用光功率计测量该光源的光功率并记录结果。 1310nm :-8.06dBm 1550nm :-3.48dBm (2) 人为地抖动跳线,定量地观察光功率值的波动范围。(为什么变化比较小?) 1310nm :-8.03dBm~-8.12dBm 1550nm :-3.61dBm~-3.89dBm 因为光纤具有高机械稳定性。 2、 不同波长(1310nm 与1550nm )的光信号在光纤中衰减量的测量(连接方法可 参考图1.2) 1310/1550nmLD ZH7002 跳线 连接器 跳线 光功率计 图1.2 跳线连接示意图 (1) 将跳线的一端接到光发送波长为1310nm 的激光发送器的输出端,用光功 率计测出该点的光功率13p ,在此跳线的另一端通过连接器再接入一根跳 线,测光功率'13p ,计算出差值' 131313d p p =-。(注:此差值中包含有连 接器的损耗) 13p =-8.11dBm '13p =-8.79dBm ' 131313d p p =-=0.68dBm (2) 将跳线的一端接到光发送波长为1550nm 的激光发送器的输出端,用光功

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