光纤特性及传输实验
光纤的传输特性
光纤的传输特性光纤的传输特性包括损耗、色散、衰减、偏振和非线性效应等，其中，损耗和色散是光纤最重要的传输特性。
损耗限制系统的传输距离，色散限制系统的传输容量。
（1）光纤的损耗特性。
在光发射机和接收机之间由光缆吸收、反射、散射和辐射的信号功率被认为是损耗。
光纤损耗是光纤传输系统中限制中继距离的主要因素之一。
下表列出了3种石英光纤的典型损耗值。
（2）光纤的色散特性。
色散是光纤的一个重要参数，它会引起传输信号的畸变，使通信质量变差，限制通信容量与距离，特别是对高速和长距离光纤通信系统的影响更为突出。
光纤色散的产生涉及多方面的原因，这里只介绍模式色散、材料色散和波导色散。
①模式色散。
模式色散是指光在多模光纤中传输时会存在许多种传播模式，因为每种传播模式在传输过程中都具有不同的轴向传输速度，所以虽然在输入端同时发送光脉冲信号，但光脉冲信号到达接收端的时间却不同，于是产生了时延，使光脉冲发生展宽与畸变。
②材料色散。
材料色散是由构成纤芯的材料对不同波长的光波所呈现的不同折射率造成的，波长短则折射率大，波长长则折射率小。
就目前的技术水平而言，光源尚不能达到严格单频发射的程度，因此无论谱线宽度多么狭窄的光源器件，它所发出的光也会包含多根谱线（多种频率成分），只不过光波长的数量以及各光波长的功率所占的比例不同而已。
每根谱线都会受到光纤色散的作用，而接收端不可能对每根谱线受光纤色散作用所造成的畸变进行理想均衡，故会产生脉冲展宽现象。
③波导色散。
波导色散是指由光纤的波导结构对不同波长的光产生的色散作用。
波导结构是指光纤的纤芯与包层直径的大小、光纤的横截面折射率分布规律等。
这种色散通常很小，可以忽略不计。
光纤传输特性测试实验
4.光纤弯曲所产生的辐射损耗；
5.外套损耗。
这些损耗可以分为两种不同的情况。一是石英光纤的固有损耗机理，像石英材料的本征吸收和瑞利散射，这些机理限制了光纤所能达到的最小损耗；二是由于材料和工艺所引起的非固有损耗机理，它可以通过提纯材料或改善工艺而减小甚至消除其影响，如杂质的吸收、波导散射等。
2.接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K601，K602，五个发光二极管全亮。
3.接通数字基带信号产生模块(K40)、光收发合一模块(K20)的直流电源。
4.将光跳线将1310nm光发机与光功率计连接起来。
(dB)（3）
光纤损耗测试实验测试方案：本实验利用剪断法测量光纤损耗，由于光纤的损耗很小，一般为0.2~0.5dB/km，为了使实验效果明显，则至少需要数千米的光纤，实现起来比较困难，所以在实验中我们建议使用小可变衰减器来代替光纤进行实验。在后继实验步骤中我们以小可变衰减器代替光纤进行，实验方框图如图6所示。如果实验条件允许则将光纤代替小可变衰减器即可。
8.用光功率计测量此时的光功率P2。
9.拆除小可变衰减器。
10.用光功率计测得此时的光功率为P1。
11.代入（1）式计算即得光纤损耗值。
12.抬起J502，关闭直流电源，拆除导线。
13.光功率计及拆除扰模器上的光纤，将实验箱还原。
B、光纤弯曲损耗测量
1.连接导线：将数字基带信号产生模块T402与光收发合一模块T201连接。
光纤弯曲损耗测试实现方案：因为光纤1550nm的弯曲损耗大于1310nm的弯曲损耗，本实验测试光纤传输此两种波长时的弯曲损耗，并将结果进行比较。将一段光
纤连接在1310nm的光发机与光功率计之间，向光发机的数字驱动电路送入一伪随机信号（长度为24位），保持注入电流恒定，测得此时的光功率为P1，将光纤按图6-7(a)所示方法在扰模器上缠绕，测得此时的光功率为P2，代入（1）式即可计算出光纤弯曲半径为R1时的光纤损耗。将光纤按图7(b)所示方法在扰模器上缠绕，测得此时的光功率为 ，代入（1）式即可计算出光纤弯曲半径为R2(R1<R2)时的光纤损耗。将1310nm光收发合一模块改为1550nm，重复上述实验。
中南光纤传输实验报告
一、实验目的1. 了解光纤的基本原理和特性；2. 掌握光纤传输系统的基本组成和原理；3. 熟悉光纤通信设备的使用方法；4. 分析光纤传输系统的性能指标。
二、实验原理光纤通信是利用光波在光纤中传播来实现信息传输的一种通信方式。
光纤具有传输速度快、容量大、抗干扰能力强等优点，是目前通信领域的主流传输方式。
本实验通过搭建光纤传输系统，对光纤的传输特性进行测试和分析。
三、实验仪器与设备1. 光纤传输实验平台；2. 光源（LED、激光器）；3. 光纤连接器；4. 光功率计；5. 光衰减器；6. 光纤测试仪；7. 计算机及数据采集软件。
四、实验步骤1. 搭建光纤传输实验平台，连接光源、光纤、光功率计等设备；2. 将光源发出的光信号输入到光纤中，通过光纤传输；3. 在接收端使用光功率计测量接收到的光功率；4. 改变光衰减器的衰减值，观察光功率的变化；5. 使用光纤测试仪测量光纤的损耗；6. 记录实验数据，分析光纤传输系统的性能指标。
五、实验数据及分析1. 光源发出的光功率为-5dBm，光纤损耗为0.5dB/km；2. 当光衰减器衰减值为0dB时，接收端光功率为-15dBm；3. 当光衰减器衰减值为5dB时，接收端光功率为-20dBm；4. 光纤损耗与光衰减器衰减值的关系如图1所示。
分析：从实验数据可以看出，光纤传输系统的传输损耗与光衰减器衰减值成正比关系。
随着光衰减器衰减值的增加，接收端光功率逐渐减小，说明光纤传输系统的传输性能逐渐变差。
六、实验结论1. 光纤传输系统具有传输速度快、容量大、抗干扰能力强等优点；2. 光纤传输系统的传输损耗与光衰减器衰减值成正比关系；3. 本实验成功搭建了光纤传输系统，并对光纤的传输特性进行了测试和分析。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意保持光纤连接器的清洁，避免污染；2. 光源发出的光功率不宜过高，以免损坏光纤；3. 实验数据应准确记录，以便后续分析。
八、实验总结通过本次实验，我们对光纤传输系统的基本原理、组成和性能有了更深入的了解。
光纤通信实验报告
光纤通信实验报告实验报告：光纤通信技术引言：光纤通信技术是一种基于光传输原理的高速、大容量、低损耗的通信方式。
光纤通信以其优异的性能和广泛的应用领域受到了广泛的关注。
本次实验旨在探究光纤通信的基本原理和实验方法，以及光纤通信的特点和应用。
一、光纤通信的基本原理1.光纤通信的原理光纤通信是利用光纤作为传输介质，将光信号转换为电信号进行传输。
它主要包括光信号的产生、调制、传输和接收等过程。
光信号通过激光器发射端发出，经过光纤传输到接收端，然后通过光电转换器将光信号转换为电信号。
2.光纤的工作原理光纤是一种具有高折射率的细长光导纤维，主要由芯层、包层和包住层组成。
光信号在传输过程中会发生多次反射，利用全内反射原理将光信号在光纤内损耗尽可能小地传播。
二、光纤通信实验的步骤1.光信号的产生通过激光器发射端发出激光光束，光纤接收端接收光信号。
2.光信号的调制利用调制器对光信号进行调制，使其携带有用信息。
3.光信号的传输利用光纤的高折射率和全内反射的特点，将光信号传输到接收端。
4.光信号的接收通过光电转换器将光信号转换为电信号，进而进行信号处理，如放大、滤波等。
三、光纤通信的特点和应用1.高速传输光纤通信具有高传输速率和大容量的优势，可以满足现代通信的高速要求。
2.低损耗光纤通信中光信号的传输损耗非常小，可以远距离传输无衰减。
3.安全性强光信号在传输过程中不容易被窃听或干扰，保证了通信的安全性。
4.应用广泛结论：通过本次实验，我们深入了解了光纤通信的基本原理和实验方法。
光纤通信具有高速传输、低损耗、安全性强和应用广泛等特点，是现代通信领域的重要技术。
光纤通信的发展势头迅猛，未来有望取代传统的铜线通信，成为主流的通信技术。
光纤特性及传输试验
光纤特性及传输实验在现代通信技术中，为了避免信号互相干扰，提高通信质量与通信容量，通常用信号对载波进 行调制，用载波传输信号，在接收端再将需要的信号解调还原出来。
不管用什么方式调制，调制后 的载波要占用一定的频带宽度，如音频信号要占用几千赫兹的带宽，模拟电视信号要占用8兆赫兹 的带宽。
载波的频率间隔若小于信号带宽，则不同信号间要互相干扰。
能够用作无线电通信的频率 资源非常有限，国际国内都对通信频率进行统一规划和管理，仍难以满足日益增长的信息需求。
通 信容量与所用载波频率成正比，与波长成反比，目前微波波长能做到厘米量级，在开发应用毫米波 和亚毫米波时遇到了困难。
光波波长比微波短得多，用光波作载波，其潜在的通信容量是微波通信 无法比拟的，光纤通信就是用光波作载波，用光纤传输光信号的通信方式。
与用电缆传输电信号相比，光纤通信具有通信容量大、传输距离长、价格低廉、重量轻、易敷 设、抗干扰、保密性好等优点，已成为固定通信网的主要传输技术，帮助我们的社会成功发展至信 息社会。
实验目的1 . 了解光纤通信的原理及基本特性。
2 .测量半导体激光器的伏安特性，电光转换特性。
3 .测量光电二极管的伏安特性。
4 .基带（幅度）调制传输实验。
5 .频率调制传输实验。
6 .音频信号传输实验。
7 .数字信号传输实验。
实验原理1.光纤光纤是由纤芯、包层、防护层组成的同心圆柱体，横 截面如图1所示。
纤芯与包层材料大多为高纯度的石英玻 璃，通过掺杂使纤芯折射率大于包层折射率，形成一种光 波导效应，使大部分的光被束缚在纤芯中传输。
若纤芯的 折射率分布是均匀的，在纤芯与包层的界面处折射率突变， 称为阶跃型光纤：若纤芯从中心的高折射率逐渐变到边缘 与包层折射率一致，称为渐变型光纤。
若纤芯直径小于 1011m ，只有一种模式的光波能在光纤中传播，称为单模光纤。
若纤芯直径5011m 左右，有多个模式的光波能在光纤中传播，称为多模光纤。
防护层由缓冲涂层、加强材料涂覆层及套塑层组成。
光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究共3篇
光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究共3篇光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究1光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究随着通信技术的不断发展，人们对高速、宽带、低衰减的光纤通信系统的需求越来越强烈。
在新型光纤通信系统中，光纤布拉格光栅逐渐成为一种广泛应用的光纤分布式传感技术。
本文将分析光纤布拉格光栅的传输特性，并通过实验验证分析结果的准确性。
光纤布拉格光栅是一种基于光纤中的光学衍射现象的光学器件。
在光纤中加入一定周期的光折射率折变结构，就能形成光纤布拉格光栅。
在光纤中传输的光波，经过布拉格光栅时，会出现衍射现象，产生反射、透射和反向散射，这些效应是产生传输特性的基础。
光纤布拉格光栅的传输特性主要表现在其反射光频谱和传输带宽两个方面。
反射光频谱是指光波经过光纤布拉格光栅后，由栅中反射的光波在谱域的表现。
反射光频谱可以通过反射率、衰减率、相位等参数来描述。
光纤布拉格光栅的反射带宽会随着栅体的折射率调制以及周期变化而发生变化。
而传输带宽则是指光波通过光纤布拉格光栅后的传输性能表现，其传输性能主要由栅体的反射率和传播损耗来决定。
传统的光纤布拉格光栅的制备方法主要有激光干涉、可调光束、干涉光阴影和相位掩膜等方法。
一般情况下，涉及到光纤布拉格光栅的应用，需要随时监测栅体的传输特性。
为了准确地监测光纤布拉格光栅的传输特性，通常采用光谱光学方法来进行反射光频谱的测量。
根据光谱光学方法，可以直接测量出光纤布拉格光栅的反射率和反射带宽，同时还能进一步计算出光纤布拉格光栅的传输损耗和传输带宽。
为了验证理论分析的正确性，本文进行了一系列光纤布拉格光栅的实验研究。
实验采用了对光纤布拉格光栅进行反射光频谱的测量，并通过计算反射光频谱的反射率和反射带宽，得出光纤布拉格光栅的传输损耗和传输带宽。
实验结果表明，本文理论分析的光纤布拉格光栅传输特性是可靠的，能够为光纤布拉格光栅在光纤通信系统中的应用提供有效的理论基础。
光纤传输系统实验报告
光纤传输系统实验报告光纤传输系统实验报告引言：光纤传输系统是一种利用光信号传输信息的高速通信技术，被广泛应用于现代通信领域。
本实验旨在通过搭建光纤传输系统，探究其传输性能及优势，并对其在实际应用中的潜力进行评估。
一、实验目的本实验的主要目的是通过搭建光纤传输系统，测量其传输性能，并对比传统的电信号传输系统，评估光纤传输系统的优势。
二、实验原理光纤传输系统是利用光信号在光纤中传输信息的技术。
其基本原理是通过将电信号转换为光信号，并利用光纤的高速传输特性，将信号从发送端传输到接收端。
光纤传输系统主要由光源、调制器、光纤、接收器和解调器等组成。
三、实验步骤1. 搭建光纤传输系统：将光源、调制器、光纤、接收器和解调器依次连接起来，确保连接稳定可靠。
2. 测试传输性能：通过发送端发送一系列测试信号，利用接收端接收并解调信号，测量信号的传输速率、传输距离和误码率等指标。
3. 对比实验：同时进行一组传统电信号传输系统的测试，比较两者的传输性能差异。
四、实验结果与分析通过测试，我们得到了光纤传输系统的传输性能数据。
与传统电信号传输系统相比，光纤传输系统具有以下优势：1. 高速传输：光纤传输系统的传输速率远高于传统电信号传输系统，可以满足大容量数据传输的需求。
2. 长距离传输：光纤传输系统的传输距离较长，信号衰减较小，适用于远距离通信。
3. 低误码率：光纤传输系统的传输信号稳定可靠，误码率较低，适用于高质量通信。
4. 抗干扰能力强：光纤传输系统对电磁干扰和噪声的抗干扰能力较强，传输信号的稳定性更高。
五、实验结论通过本次实验，我们验证了光纤传输系统在传输性能方面的优势。
光纤传输系统具有高速传输、长距离传输、低误码率和抗干扰能力强等特点，适用于各种通信领域。
在未来的通信发展中，光纤传输系统将发挥更加重要的作用。
六、实验总结本次实验通过搭建光纤传输系统，深入了解了其原理和传输性能。
光纤传输系统作为一种高速、稳定的通信技术，为现代通信领域的发展提供了强大的支持。
光纤通信实验报告
光纤通信实验报告光纤通信是一种使用光信号传输数据的通信技术，它利用了光的高速传输和大带宽的特性，成为了现代通信领域的重要技术之一。
在本次实验中，我们对光纤通信的原理和实验验证进行了深入研究。
实验一: 光的传播特性我们首先对光的传播特性进行了研究。
选择了一根直径较细的光纤，并采用了迎射法和反射法进行传导实验。
通过在纤芯中投射光线，并观察传导的情况，我们验证了光在光纤中的传播路径并没有明显偏向，光线能够相对直线传播。
实验二: 光纤的损耗与色散在光纤通信中，损耗和色散是不可避免的问题。
我们通过实验对光纤中损耗和色散的影响进行了测试。
损耗实验中，我们通过分析在不同长度光纤中传输的光强度，发现随着距离的增加，光强度会逐渐减弱。
这是由于光纤中存在材料吸收和散射等因素造成的。
为了减小损耗，优化光纤的材料和结构是很重要的。
色散实验中，我们将不同波长的光信号通过光纤传输，并测量到达另一端的时间。
实验结果显示，不同波长的光信号到达时间存在差异。
这是由于光纤中折射率随波长变化而引起的色散效应。
为了减小色散，需要采用更先进的技术，如光纤衍生波导和光纤增益等手段。
实验三: 单模光纤与多模光纤光纤通信中，单模光纤和多模光纤是常用的两种类型。
通过实验，我们对这两种光纤的传输特性进行了研究。
我们首先测试了单模光纤。
结果显示，在单模光纤中，光信号会以单一光波传播，因此具有较低的色散和损耗，适用于远距离传输和高速通信。
然后我们进行了多模光纤的实验。
实验结果显示，多模光纤中存在多个模式的光信号传播，由于不同模式间的传播速度不同，会导致严重的色散和损耗问题。
因此，多模光纤适用于近距离传输和低速通信。
结论通过本次光纤通信实验，我们对光纤通信的原理和实际应用有了更深入的了解。
我们发现光纤通信具有高速率、低损耗和大带宽等优势，而不同类型的光纤对于不同的通信需求有着不同的适应性。
然而，我们也看到了光纤通信中存在的一些问题，如损耗、色散和设备成本等。
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光纤特性及传输实验
【实验目的】
1、 了解光纤通信的原理及基本特性。
2、 测量激光二极管的伏安特性，电光转换特性。
3、 测量光电二极管的伏安特性。
4、 基带（幅度）调制传输实验。
5、 频率调制传输实验。
6、 音频信号传输实验。
7、 数字信号传输实验。
【实验仪器】
光纤特性及传输实验仪，示波器
【实验原理】
1、 光纤
2、激光二极管（FP-LD ）
光通信的光源为半导体激光器（LD ）或发光二极管（LED ），本实验采用半导体激光器。
半导体激光二极管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。
当注入电流增加时，输出光功率也随之增加，在达到th I 之前半导体激光器输出荧光，到达th I 之后输出激光，输出光子数的增量与注入电子数的增量之比见式4.1-1。
(
)()d P I e P hv e hv I
η∆∆∆==
⋅∆
P I ∆∆就是图4.1-1激射时的斜率，h 是普朗克常数（6.625*10-34
焦耳∙秒），ν为辐
射跃迁情况下，释放出的光子的频率。
3、光电二极管
光通信接收端由光电二极管完成光电转换与信号解调。
4、光源的调制
对光源的调制可以采用内调制或外调制。
内调制用信号直接控制光源的电流，使光源的发光强度随外加信号变化，内调制易于实现，一般用于中低速传输系统。
外调制时光源输出功率恒定，利用光通过介质时的电光效应，声光效应或磁光效应实现信号对光强的调制，一般用于高速传输系统。
本实验采用内调制。
5、副载波调频调制
对副载波的调制可采用调幅，调频等不同方法。
调频具有抗干扰能力强，信号失真小的
纤芯，直径5～50μm
包层，直径约125μm 防护层，直径约250μm
图1 光纤的基本结构
优点，本实验采用调频法。
图10是副载波调制传输框图。
图10 副载波调制传输框图【实验内容和步骤】
1、激光二极管的伏安特性与输出特性测量
表1 发光二极管伏安特性与输出特性测量
讨论所作曲线与图3，图4所描述的规律是否符合。
2、光电二极管伏安特性的测量
表2 光电二极管伏安特性的测量
讨论所作曲线与图5所描述的规律是否符合。
3、基带（幅度）调制传输实验
表3 基带调制传输实验
对表3结果作定性讨论。
4、副载波调制传输实验
(1)观测调频电路的电压频率关系
表4 调频电路的f-V关系
V V
点为副载波的角频率ω，直线的斜率为调频系数k f。
求出ω与k f。
(2)副载波调制传输实验
表5 副载波调制传输实验
5、音频信号传输实验
6、数字信号传输实验
【实验数据】
表1 发光二极管伏安特性与输出特性测量
表2 光电二极管伏安特性的测量
表3 基带调制传输实验
表4 调频电路的f-V关系
表5 副载波调制传输实验
【实验数据处理】
1.发光二极管伏安特性与输出特性
2.光电二极管伏安特性
3.调频电路的f-V关系
可见，k f =-7.705 ，ω=2π*78.84(KHz)=495366.3。