实验三光波分复用器的参数测试
光纤通信实验三 光接收器实验
光纤通信实验三光接收器试验1 实验目的1.1 学习P-N光电二极管的光电转换原理，了解它的缺点1.2 学习了解PIN光电二极管光电转换的优点1.3 测试HFBR2416T PIN光接收器组件的光电转换效率。
作出输入光功率与电信号输出幅度关系曲线图，即响应度曲线图。
图中横坐标是输入光功率的值，纵坐标是电信号的输出幅度。
2 实验内容2.1 测试光源采用上一次实验中的光源，试验报告中要注明光源是数字调制的还是模拟调制的。
注入给PIN组件的光功率范围5μw —50μw ，以5μw为分隔点。
3P-N光电转换原理试验讲义只能对P-N光电二极管的工作原理作简单的回忆，要想深入了解它的工作原理，同学们可以找相关的书籍去阅读。
图1是P-N 光电二极管工作原理图。
-图3.1 P-N 光电二极管工作原理外界的光子（也就是光）射入光电二极管的PN结上，分离出电子和空穴，这些自由的载流子的流动形成电流，外部的反相偏压会增强这种效果。
我们关注光电二极管几个特性：1输入输出特性，2响应度光电二极管的输入是光功率（P）输出是电流，由于该电流是光产生的，因此又称为光电流（Ip）它所遵循的工作原理是：射入光电二极管激活区的光子越多，产生的载流子越多，电流就越大。
因此Ip与P成正比：Ip=R P其中R是常量，这种关系如图2所示。
I P(mA)图3.2 光功率与光电流之间的关系图图的斜率是光电二极管的一个重要参数称为响应度，即R(A/W)。
它的定义如下： R(A/W)＝Ip/pR 的典型值的范围是从0.5A 到1.0A/W 。
该特性表明光电二极管将光信号转换为电信号的效率。
图3.2看出当光功率继续增加到一定值光电流并不跟随作线性增长，而进入饱和状态。
通过深入分析我们可以了解到，P-N 光电二极管 它的稳定性较不高，难以提高它的响应度，它的频率特性也很差。
现代光通信中都使用P-I-N 光电二极管作光检测器。
与P-N 光电二极管比较，它的稳定性、响应度都远远超过了P-N 光电二极管，而且，它的噪声低，特别是带款可以达到110GHz 以上。
光传输技术2013年实验
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。
22
RZ8644 型光纤通信实验说明书
实验 4
一、实验目的
波分复用器的性能指标测量
20
RZ8644 型光纤通信实验说明书 常工作电流下激光器两极间的电压为 1.2V。 P-I 特性是选择半导体激光器的重要依据，在选择时，应选阀值电流 Ith 尽可能小， 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。 P201 测试 数据 TP203 TP202
光纤连接器和光纤波分复用器性能测量
实验4 光纤连接器性能测量与制作一、实验目的1．了解光纤连接器种类及其各种性能指标的测量方法；2．学习使用光功率计测量光纤连接器和光纤跳线的插入损耗、回波损耗、波长特性；3．用裸光纤适配器制作光纤插头并测量其性能。
二、实验仪器及器材1310nm光源，1550nm光源，GL-IIA手持式光功率计，带SM-FC/PC（或SM-ST/PC）型光纤连接插头的光纤跳线，FC-FC/PC（或ST-ST/PC）型连接插座，FC（或ST）型裸光纤适配器，单模裸光纤，3dB 1×2单模光纤耦合器。
三、实验原理光纤连接器是进行光纤活动连接时必用的一种无源器件。
光纤连接器的耦合形式、结构种类繁多，可分为对接耦合式（近场型）和透镜耦合式（远场型）两大类，本实验所测的光纤连接器属前一类。
对接耦合式光纤连接器是将两光纤的端面直接接触实现对接，它由光纤插头与插座两主要部分组成。
根据光纤插头的连接结构，常用的光纤连接器分为FC、SC、ST、MU、LC等型号，图4-1示出了FC型光纤连接器的结构。
裸光纤适配器是用于临时连接光纤断头或临时制作光纤插头的器件，制作光纤插头时先将光纤断头除去保护涂层并清洗干净，按住裸光纤适配器上的释放按钮将裸光纤插入适配器的细孔，并使光纤断头伸出插针端面5~8mm后放开按钮，用切割法将光纤端面处理成平面光纤头，再按住释放按钮，将光纤头拉回到与插针端面平齐再放开按钮，即完成插头的制作。
光纤端面的接触形式对连接器的性能的影响至关重要。
目前广泛使用的光纤连接器有三种端面接触形式：平面型；PC型（PC——Physical Connect）；APC型（APC——Angle Physical Connect）。
这三种形式的光纤插头的插针端面接触方式如图4-2所示。
平面型连接器的插针端面为一垂直光纤芯轴的平面，这样插针进行连接时原则上可使纤芯所在部位紧密接触。
平面型接触光纤连接器的最大优点是加工简单、工艺成熟、成本低廉，因此广泛使用。
华北电力大学科技学院光纤通信原理实验报告
科技学院课程设计(综合实验)报告( 2020-- 2021 年度第 2学期)名称：光纤通信原理综合实验院系：信息工程系班级：学号：学生姓名：指导教师：杨再旺王劭龙设计周数：1周成绩：日期：2021年6月实验名称实验一： LED的P-I 特性测量实验仪器光功率计、光纤、直流电流源、LED光源同组人实验目的测量数据，描画LED光源PI特性曲线，求出阈值电流实验原理半导体发光二极管的P-I特性曲线理论上是输出功率与注入电流成正比实验内容与步骤实验内容：使用光功率计和LED光源，在温度一定的情况下（保持实验室温度：20℃），通过改变直流电流来观察输出功率的变化，从而绘出P-I特性曲线。
实验步骤：1.用光纤把光功率计和激光器连接，通电。
2.保持温度为定值3.改变电流的数值观察功率计变化4.绘图实验数据：讨论与结论在老师指导下完成本次实验，在记录数据的时候由于机器灵敏度太高而测得的数据不是很准确，但是在误差允许的范围内画出了特性曲线，跟理论结果差不多。
实验名称实验二：光纤通信系统的码型变换、波分复用器的性能测量实验仪器光纤通信原理实验箱、示波器、光功率计，波分复用解复用器同组人实验目的记录CMI编译码波形记录测量波分复用解复用器插损和隔离度实验原理CMI编码原理：CMI编码的编码规则是：用交替的"11"和"00"两位表示基带中的一位"1"；用"01"表示基带中的一位"0"。
波分复用器性能实验原理：光波分复用器是对光波波长进行分离与合成的光器件，其原理如图所示，其中的一个端口作为器件的输出／输入端，而N个端口作为器件的输入／输出端。
当作为对光波波长起合成作用的器件时，从N个端口各自注入不同波长的光信号，在一个端口处将获得按一定光波波长顺序分开的光波信号；当器件作为解复用器时，注入到入射端的各种光波信号，将分别根据其波长的不同，传输到对应的不同出射端口（N个端口之一）．由以上分析可以知道，各端口可以作为输入端口，也可以作为输出端口．实 验 内容 与步骤CMI 编码：1.连接线路，连接示波器 2.分别观察记录原始波形、cmi 编码和译码后的波形。
WDM光波分复用器(中大)
实验报告：WDM 光波分复用器中山大学 08 光信实验数据的整理与分析： 一、WDM 器件的一些技术参数：插入损耗（Insert Loss ）：无源器件的输入和输出端口之间的光功率之比（dB ），inoutP P L I lg10..-= （1） 其中，in P 发送进输入端口的光功率，out P 是从输出端口接收到的光功率。
附加损耗(Excess Loss)：功率分配耦合器的所有输出端口光功率总和相对于全部输入光功率的减少量：..10lgoutiinPE L P =-∑ （2）E.L.是体现器件制造工艺质量的指标，反映器件制造过程的整个器件的固有损耗隔离度(Isolation)：器件输入端口的光进入非指定输出端口光能量的大小，又称串扰，WDM 器件将来自一个输入端口的n 个波长（λ1λ2…λn ）信号分离后送到n 个输出端口，每个端口对应一个特定的标称波长λj (j=1,…,n),隔离度为)()(lg10)(i i i j i j P P C λλλ-= （3）方向性（Directivity ）：输入一侧，非注入光的某一输入端口的反向输出光功率与输入功率的比值：..10lgRinp D L P =- （4） 其中R p 表示非注入光的某一输入端口的反向输出光功率，in P 表示指定输入端口注入的光功率。
标准X 和Y 型一般D.L.>60dB 。
偏振相关损耗（Polarization Dependent Loss ）：光信号以不同的偏振态输入时，对应输出端口插入损耗最大变化值。
minmax..10lgP P D L P =- （5）各种偏振态可通过偏振控制器获得。
循序改变光纤型偏振控制器的三个活动片（光线缠绕在里面）可导致光纤的扭曲，从而产生双折射现象，引起偏振态的改变。
二、实验过程简述与数据1、单模光纤的输入与输出：实验步骤：1）选择一条光纤，检查光纤是否有破损，并将其放好，防止其有明显弯折。
光纤通信第一次实验报告
四川大学电气信息学院光纤通信第一次实验报告组员：__报告撰写人:学号:实验1电光、光电转换传输实验一、实验目的：目的：了解本实验系统的基本组成结构，初步了解完整光通信的基本组成结构，掌握光通信的通信原理。
要求：1.画出实验过程中测试波形，标上必要的实验说明。
2.结合实验步骤，叙述光通信的信号变换、传输过程。
3.画出两实验箱间进行双工通信的连接示意图，标上必要的实验说明。
4.如果将光跳线分别连接TX1310、RX1550两法兰接口，P204测试点是否有信号，信号与TX1310是否一样，写出你的答案，通过实验验证你的答案。
二、实验基本原理图：本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。
电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。
实验系统（光通信）基本组成结构（光通信）如下图所示：三、实验步骤1.连接电路用光跳线连接TX1310、RX1310接口（注意收集好器件的防尘帽）。
打开系统电源，液晶菜单选择“码型变换实验一CMI码PN”，在P101 口输出32KHZ的15位m序列。
通过示波器确认有相应的基带波形输出后，连接P101、P201两铆孔，示波器A通道测试TX1310测试点，调节W201改变送入光发端机信号幅度，不超过5V。
然后观察示波器B通道测试光收端机输出电信号的P202测试点，看是否有与TX1310 测试点一样或类似的信号波形。
2.采用固定CMI码作为基带信号重复以上步骤，并记录波形。
3.观察接口影响轻轻拧下TX1310或RX1310法兰接口的光跳线，观测P202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。
4.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。
5.如果将光跳线分别连接TX1310、RX1550两法兰接口，P204测试点是否有信号，信号与TX1310是否一样，写出你的答案，通过实验验证你的答案。
光电技术实验-波分复用
语音、图像光纤传输及波分复用（WDM）一、实验目的1.了解光纤模拟通信和数字通信的工作原理；2.了解光纤波分复用技术(WDM)的工作原理；二、实验原理（1）光源的调制将电信号转变为光信号的方式通常有两种：直接调制和间接调制。
直接调制方法适用于半导体光源，它将要传送的信息转变为电流信号注入光源，获得相应的光信号输出，是一种光强度调制(IM)。
间接调制是利用晶体的电光、磁光和声光效应等性质对光辐射进行调制，可以采用铌酸锂调制器(L-M)、电吸收调制器(EA-M)和干涉型调制器(MZ-M)实现。
对强度调制直接检测(IM／DD)光波系统，并非一定要采用外调制方案，但在高速长距离光波系统中，采用间接调制有利于提高系统性能。
直接调制技术具有简单、经济和容易实现等优点，由于光源的输出光功率基本上与注入电流成正比，因此调制电流变化转换为光频调制是一种线性调制。
按调制信号的形式，光调制可分为模拟信号调制和数字信号调制两种。
图1：半导体光源的直接调制原理(a)LED模拟调制 (b)LED数字调制 (c)LD数字调制模拟信号调制是直接用连续的模拟信号(如话音和视频信号)对光源进行调制，如图1(a)所示，连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上。
适当选择直流偏置电流的大小，可以减小光信号的非线性失真。
数字信号调制主要指PCM 编码调制，先将连续变化的模拟信号通过取样、量化和编码，转换成一组二进制脉冲代码，用矩形脉冲的1码、0码来表示信号，如图1(b)和(c)所示。
（2）光纤通信系统中的波分复用技术① WDM 的概念光波分复用(Wavelength Division Multiplexing, WDM )技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。
其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用)，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用)，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端，因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。
实验1.9WDM光波分复用器
1.9 WDM光波分复用器实验者：钦(12342080)合作者：王唯一(12342057)（大学物理科学与工程技术学院，光信息科学与技术12级2班 B13）2015年3月26日，19,70%c一、实验目的和容1、了解WDM光波分复用器的工作原理和制作工艺,即熔融拉锥技术。
2、认识WDM光波分复用器的基本技术参量的实际意义，学会测量插入损耗、附加损耗、隔离度、偏振相关损耗等。
3、分析测量误差的来源。
二、实验基本原理在熔融拉锥技术中，具体制作方法一般是将两根（或者两根以上）除去涂覆层的裸光纤以一定方式靠近，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，利用计算机监控其光功率耦合曲线，并根据耦合比与拉伸长度控制停火时间,最后形成双锥结构。
采用熔融拉锥法实现光纤间传输光功率耦合的耦合系数与波长有关，光传输波长发生变化时，耦合系数也会变化，即耦合器的分光比发生变化。
考虑到熔融拉锥的耦合是周期性的，耦合周期愈多，耦合系数与传输波长的关系越大，所以尽量减少熔融拉锥中耦合的次数，最好在一个周期完成耦合。
合理改变熔融拉锥条件，能够获得不同功能的全光纤耦合器件。
熔融拉锥机的控制原理模块图如图1所示。
熔融拉锥型光纤耦合器工作原理示意图如图2所示。
图1 熔融拉锥机系统控制示意图图2 熔融拉锥型光纤耦合器工作原理示意图1、单模耦合器HE信号。
图3是单模光纤耦合器的迅衰场耦合示意图。
但在单模光纤中传导模是两个正交的基模11传导模进入熔锥区时，随着纤芯的不断变细，归一化频率V逐渐减小，有越来越多的光功率掺入光纤包层中。
实际上光功率是在由包层作为芯，纤外介质（一般是空气）作为包层的复合波导中传播的；在输出端，随着纤芯的逐渐变粗，V值重新增大，光功率被两根纤芯以特定比例“捕获”。
在熔锥区，两光纤包层合并在一起，纤芯足够逼近，形成弱耦合。
将一根光纤看做是另一光纤的扰动，在弱导近似下，并假设光纤是无吸收的，则有图3 单模光纤耦合器的迅衰场耦合示意图耦合方程组⎪⎩⎪⎨⎧++=++=1212222221211111)()()()(A iC A C i dzz dA A iC A C i dz z dA ββ （1） 式中，1A 、2A 分别是两根光纤的模场振幅；1β、2β是两根光纤在孤立状态的传播常数；ij C 是耦合系数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验三 光波分复用器的参数测试
一． 实验目的和任务
1． 了解光波分复用器的原理。
2． 了解光波分复用器各参数的测试方法。
3． 测量光波分复用器的中心波长、半最大值全宽、信道隔离度。
二． 实验原理
当两根光纤非常靠近时，一根光纤中的光波电场可能耦合到另一根光纤中去。
耦合系数K 与纤芯之间的距离，纤芯形状及折射率分布有关。
光纤方向耦合器结构如图3.1所示。
图3.1 利用合光纤耦合器的光纤型WDM 器件
它既可以作为光功率耦合器（此时K 值在一定的波长范围内基本为常数），也可以作为波分复用器（此时K 值在一定的波长范围内是变化的）。
耦合器型波分复用器输出端光功率为
))((cos )(2
01L K P P λλ= （3-1）
))((sin )(2
02L K P P λλ= （3-2）
式中L 是耦合区长度。
在适当的波导结构（纤芯距离、折射率分布、纤芯形状）下，使)(λK 的取值为2/2)(1ππλ+=n L K ，当波长为2λ时，2/2)(1ππλ+=m L K ，
（n ，m 为整数）。
此时1λλ=时，0)(11=λP ，012)(P P =λ，2λλ=时，021)(P P =λ，0)(22=λP ，图3.2是耦合器型波分复用器的输出曲线。
适当的耦合系数下，光纤耦合器可作为1310/1550nm 双波长波分复用器。
图3.2 基于耦合器的WDM 器件的典型投射率曲线
如图3.1所示，当1310和1550nm 两个波长的光从耦合器的A 端输入时，波长为1310nm 的光从B 端输出，波长为1550nm 的光由D 端输出。
反之，B 端输入波长为1310nm 的光，C 端输入波长1550nm 的光，A 端将同时输出1310nm 与1550nm 波长的光。
因此，耦合器型波分复用同时可作波分复用与解复用器使用。
测试1310/1550nm 双波长波分复用器中心波长和半最大值宽度的实验原理图如图3.3所示。
1310nmLD 光源 1550nmLD 光源
1310nm 端口
1550nm 端口
适配器 PC 光谱仪
图3.3 光波分复用器中心波长和半最大值宽度测试原理图
波分复用器的一个主要指标是通道隔离度，其定义是，当A 端输入波长为1λ的光功率时，B 端的输出与D 端输出功率的比率（以分贝为单位）。
)
()
(lg
10)(11121λλλP P Isolation = （3-3） 类似地，当A 端输入波长为2λ的光功率时，通道隔离度为
)
()
(lg
10)(22212λλλP P Isolation = （3-4） 测试1310/1550nm 双波长波分复用器信道隔离度的实验原理图如图3.4所示。
波分复用器
图3.4 光波分复用器信道隔离度测试原理图
三．实验设备
1．A V38121A 1310nm单模调制光源
2．A V38124A 1550nm单模调制光源
3．1310nm/1550nm双波长光波分复用器
4．PC光谱仪
5．光纤跳线
6．适配器
7．AV2496光纤多用表
四．实验步骤
（一）测试光波分复用器中心波长、半最大值宽度的实验步骤
1．按图3.3，将1310nmLD激光器和1550nmLD激光器的输出端分别连接到光波分复用器的1310nm输入端和1550nm输入端。
2．打开激光器，运行Spectral wiz软件，观察光谱特征。
如发现某输出光谱有削顶现象，增加削顶光谱对应激光器的衰减，直到削顶现象消失。
3．鼠标右键点击1310nmLD激光器经过光波分复用器后的输出光谱，使指针指向1310nm输出光谱。
4．鼠标左键点击COMPUTE AREA按钮，显示出1310nm输出光谱的中心波长和半最大值宽度。
5．同以上步骤3、4，得出1550nm输出光谱的中心波长和半最大值宽度。
（二）测试光波分复用器信道隔离度的实验步骤
1．按图3.4将1310nmLD光源输出端连接到光隔离器的正向输入端，然后将光隔离器正向输出端连接到光波分复用器的1310/1550nm端口。
2．用光功率计测量光波分复用器1310nm端口的输出光功率P。
1
3．然后，将光功率计连接到光波分复用器1550nm端口，测的光功率P。
2 4．由光波分复用器信道隔离度的计算公式（3-3），计算光波分复用器信道隔离度。
5. 测量1550nm的信道隔离度的步骤与步骤1、2、3和4类似。
五．实验报告要求
1．写出测试原理
2．列出测试结果，
3．计算并列出光波分复用器的各种参数。