山东大学威海光通信实验研究
光通信技术实习报告
一、实习背景随着信息技术的飞速发展，光通信技术已成为现代通信技术的主流。
为了深入了解光通信技术的原理和应用，提高自身的专业技能，我参加了为期两周的光通信技术实习。
二、实习内容本次实习主要分为以下几个部分：1. 光通信基础知识学习在实习的第一周，我们学习了光通信的基本原理，包括光纤、光源、光放大器、光检测器等基本元件的工作原理。
同时，我们还了解了光纤的分类、传输特性以及光纤通信系统的组成。
2. 光纤通信实验在实习的第二周，我们进行了光纤通信实验。
实验内容包括：（1）光纤连接实验：学习了光纤连接器、光纤耦合器等器件的连接方法，掌握了光纤熔接技术。
（2）光源实验：了解了不同类型光源的特点和性能，如LED、LD、EDFA等。
（3）光放大器实验：学习了光放大器的工作原理和性能，如EDFA、Raman放大器等。
（4）光检测器实验：了解了不同类型光检测器的工作原理和性能，如PIN、APD等。
3. 光通信系统设计与分析在实习的第三周，我们学习了光通信系统的设计方法，并进行了以下设计：（1）光纤通信系统设计：根据实际需求，设计了光纤通信系统的传输速率、距离等参数。
（2）光放大器系统设计：根据实际需求，设计了光放大器系统的功率、增益等参数。
（3）光检测器系统设计：根据实际需求，设计了光检测器系统的灵敏度、响应速度等参数。
4. 光通信技术前沿研究在实习的最后阶段，我们了解了光通信技术的前沿研究，包括：（1）超高速光纤通信：研究了超高速光纤通信技术，如40G、100G等。
（2）波分复用技术：了解了波分复用技术的原理和优势。
（3）光纤传感技术：学习了光纤传感技术在工业、环境监测等领域的应用。
三、实习收获1. 提高了专业素养：通过本次实习，我对光通信技术的原理、应用和发展趋势有了更深入的了解，提高了自身的专业素养。
2. 增强了实践能力：在实验过程中，我掌握了光纤连接、光源操作、光放大器调试等实际技能，提高了自己的实践能力。
光通信方向研究课题
光通信方向研究课题光通信作为一种高速、大容量的通信技术，已经成为当前信息传输领域的热门研究方向。
光通信的广泛应用已经带来了许多技术和理论上的挑战，因此，光通信方向的研究课题也变得非常重要。
本文将围绕光通信方向的研究课题展开讨论，包括提出问题、研究现状、研究方法以及未来发展方向等。
一、提出问题光通信方向研究课题需要从实际需求出发，客观分析当前存在的问题。
比如，随着互联网的快速发展，传统的电信基础设施已经无法满足人们对于高速、大容量通信的需求。
因此，如何提高光通信系统的传输速度和传输容量成为了一个重要问题。
此外，光通信系统在长距离传输中会遇到信号衰减的问题，如何克服光信号的衰减也是一个需要解决的问题。
二、研究现状1. 光纤传输技术的应用目前，光纤传输技术已经成为光通信系统中最为成熟和广泛应用的技术。
光纤的使用可以实现大容量和高速的传输，解决了电信基础设施无法满足需求的问题。
然而，随着光纤传输技术的不断发展，其传输速率也逐渐接近了极限。
因此，研究者们正在寻找新的方法和技术来提高传输速率。
2. 光子晶体光纤的研究光子晶体光纤作为一种新型的光纤材料，具有优异的光学特性和调控能力。
研究者们已经发现，光子晶体光纤可以用于改变光信号的传播速度，提高信号传输的带宽。
因此，目前有许多与光子晶体光纤相关的研究课题正在进行中，包括光子晶体光纤的设计、制备和应用等。
三、研究方法1. 理论模拟与仿真在光通信方向的研究课题中，理论模拟与仿真是一种常用的研究方法。
研究者们可以通过建立数学模型和进行仿真实验，来分析和验证新的光通信系统设计方案的可行性。
例如，可以使用光学传输计算软件对光纤传输系统进行仿真，来评估不同参数对传输性能的影响。
2. 实验验证与数据分析在研究光通信方向课题时，实验验证与数据分析也是非常重要的方法。
通过对现有光通信系统进行实验，可以验证新的理论研究成果的可行性和有效性。
此外，对实验数据进行分析，可以获得对光通信系统中存在问题的深入认识，从而指导后续的研究工作。
实验中心基本情况
2013-6-17
山东大学威海分校 机电与信息工程学院
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科学实验楼 实验室 电工实验室（1） 该实验室位于科学实验楼513室，面积100.8平 方米，有高级电子电工实验台、示波器、数 字万用表、模拟万用表各29台套，可承担电 路理论、电工学、控制仪表与装置等课程。
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电子信息楼 实验室 现代通信技术实验室 该实验室位于电子信息楼504室，面积56平方 米，有电子计算机20台。
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电子信息楼 实验室 电机拖动实验室 该实验室位于电子信息楼501室，面积117平方 米，有电机及电力电子实验装置10台，可以 承担电力电子技术、电机拖动等课程。
山东大学威海分校 机电与信息工程学院
实验中心 2011-11
总体情况
• 山东大学威海分校机电与信息工程学院实验中心 是由原信息工程学院实验中心与机电工程学院实 验中心合并而来。 • 中心现有各类实验室34个，实验技术人员24名， 实验设备一万多台套，大型仪器设备8台套，设备 总价值两千三百多万元。实验室分布在电子信息 楼、网络楼、科学实验楼、工程实验楼和学院楼， 共有房间四十多间，建筑面积四千多平方米。 • 中心既是学生的实验平台，又是创新实践基地， 使我院学子近年来在各类比赛中获得优异成绩。
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THE END
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山东大学威海分校 机电与信息工程学院
光通信原理的实训报告
一、实训目的通过本次实训，使学生了解光通信的基本原理，掌握光通信系统的工作原理和组成，熟悉光通信设备的基本操作，提高学生对光通信技术的实际应用能力。
二、实训内容1. 光通信基本原理（1）光纤传输原理：光纤传输是利用光的全反射原理，将光信号在光纤中传输。
光纤具有较高的传输速率、较远的传输距离、较小的信号衰减和较好的抗干扰性能。
（2）光发射和接收原理：光发射器将电信号转换为光信号，光接收器将光信号转换为电信号。
光发射器常用的有LED、LD等，光接收器常用的有PIN、APD等。
2. 光通信系统组成（1）光发射器：将电信号转换为光信号，常用的有LED、LD等。
（2）光纤：光信号传输的介质，具有高传输速率、远传输距离、小信号衰减和抗干扰性能。
（3）光接收器：将光信号转换为电信号，常用的有PIN、APD等。
（4）光放大器：用于提高光信号强度，常用的有EDFA、Raman放大器等。
（5）光分路器、光耦合器等：用于光信号的分配、耦合和整形。
3. 光通信设备操作（1）光纤熔接机：用于连接两根光纤，实现光信号的传输。
（2）光纤切割机：用于切割光纤，保证光纤连接的精度。
（3）光功率计：用于测量光信号的功率。
（4）光时域反射仪（OTDR）：用于测量光纤的长度、损耗和断点。
三、实训过程1. 光发射器、光接收器原理实验（1）将LED、LD、PIN、APD等光器件接入光通信系统，观察光发射器和光接收器的工作情况。
（2）调整光发射器的驱动电流，观察光功率的变化。
（3）调整光接收器的偏置电压，观察光电流的变化。
2. 光纤传输实验（1）将两根光纤连接，使用光纤熔接机进行熔接。
（2）使用光纤切割机切割光纤，保证连接精度。
（3）将熔接后的光纤接入光通信系统，观察光信号的传输情况。
3. 光放大器实验（1）将光放大器接入光通信系统，观察光信号强度的变化。
（2）调整光放大器的输入功率和输出功率，观察光信号的变化。
4. 光分路器、光耦合器实验（1）将光分路器、光耦合器接入光通信系统，观察光信号的分配和耦合情况。
1137 nm长波掺镱光纤激光器的出光实验
激光器 的出光 ， 输 出 功率 均 超 过 百 ｍｗ 。激 光 器 采 用 相 同 的 线 性 腔 结 构 ， 高 反 光 栅 和低 反 光 栅 的 反射 率分 别 为 ９ ９ ． ６ ％和 ３ ９ ． ７ ， 增 益介 质 是 一 段 ８ ｍ 长 的掺 镱 光 纤 ， 纤 芯 直 径 ５“ ｍ。当 ９ ７ ６ ｎ ｍ半导体泵浦功率为 ９ １ ２ ｍｗ 时， １ １ ３ ７ ｎ ｍ激光 输出功率为 １ ８ ２ ｍｗ ， 对 应 的斜 率 效 率 为 ２ ８ ． ５ ； 当１ ０ ４ ０ ｎ ｌ ｎ激 光 功 率 为 １ ． ５ ９ ｗ 时， 输 出的 １ １ ３ ７ ｎ ｍ 激光功率为 ２ ７ ８ ｍｗ ， 斜 率效率约为 ２ ５ 。在 此 基础 上对 两 种 泵 浦 方 式 进 行 了 对 比分 析 。
杂光 纤激 光 的应 用范 围 。当前 对 ＹＤＦ Ｌ的研 究 大都在 短 波 长 （ １ ０ ３ ０ ～１ ０ ８ ０ ｎ ｍ） ， 对 长波 范 围（ 大于 １ １ ２ ０ ｎ ｍ） 的研 究 相对 较少 。实 际上 ， 掺 镱 光 纤 可 以获 得 大 于 １ １ ２ ０ ｒ ｉ ｍ 的 长 波输 出 ， 并 且 具 有较 好 的应 用 前 景 。例 如 ， １ １ ２ ０ ｎ ｍ 的激 光可 以作 为 １ １ ７ ８ ｎ Ｉ ｉ １拉曼 激光 器 的泵 浦 源ｌ ２ ； 波长 为 １ １ ２ ０ ～１ １ ６ ０ ｎ ｍ 的激 光可 以用作 Ｈｏ ， Ｔｍ 掺杂 光纤 激 光器 的泵 浦 源ｌ ３ ； 通过倍 频 技术 ， １ １ ５ Ｏ ～１ １ ８ ０ ｎ ｍ 波 段 的激 光 可以转 换 为 黄光 ， 应 用 于 生物 领 域 和 激光 导 星Ｅ ４ ］ 。 目前 ， 实现波 长 大于 １ １ ２ ０ ｎ ｍ 光 纤激 光输 出的方式 主要 有 两种 ： 一 种 是采 用 拉曼 激 光器 的方式 ， 通 常需要 较 长 的光 纤 以提 高拉 曼增益 ； 另 一种是 利 用 Ｙｂ离 子掺 杂光纤 作 为增益 介 质实 现 ， 其难 点 是如 何 很好 地抑 制 １ ０ ３ ０ ～１ ０ ８ ０ ｎ ｉ ｌ ７ ． 波段 的放 大 自发辐 射 （ ＡＳ Ｅ ） 。２ ０ ０ ７年 ， Ａ． Ｓ ．Ｋｕ ｒ ｋ ｏ ｖ报 道实现 了 ｌ １ ８ ０ ｎ ｍ 的 Ｙｂ离 子 掺杂 光纤 激光 器 ＿ ５ ］ ， 这 是 目前 Ｙｂ离 子掺 杂 光 纤 激光 器 最 长 的发 射 波 长 报道 ［ ４ ］ 。２ ０ ０ ９年 ， Ｍ．Ｊ ａ ｃ ｑ ｕ ｅ ｍｅ ｔ 等人 采用 ９ １ ５ ｎ ｍ 半导 体激 光器 泵浦 双 包层 掺镱 光纤 并通 过 加热方 式 实现 了最 高 １ ８ ｗ 的１ １ ５ ４ ｎ ｍ 的激光输 出［ ６ ］ ，
光通信实验报告
光通信实验报告实验一：测量光纤耦合效率【实验简介】：光线主要用于通信、光纤传感、图像传送以及光能传递等方面。
由于光纤制造技术的不断进步，光线内部的损耗越来越小，因此在实际应用中提高光源与光纤之间的耦合效率是提高系统传输效率的重要技术之一。
【实验目的】：1.了解光纤特性，种类2.掌握光纤耦合的基本技巧及提高耦合效率的手段3.熟悉常用的耦合方法【实验装置示意图】：【实验数据】：光纤输出光功率：0.78mW光纤输入光功率：1.9mW耦合效率为：0.78/1.9*100%=41.1%【实验思考总结】耦合时，因为起始的光强较弱，用探测器检测效果不明显。
可以先用目测法，观察输出光斑的亮度。
等到达到一定的亮度之后，在接入探测器，观察示数。
调节时，首先调节高度，然后调节俯仰角，最后在调节左右对准度与旋转方向。
实验二：测量光纤损耗【实验目的】：通过测量单模光纤的衰减值，了解测量光纤损耗的常用方法：插入法（实际测量中很多器件的插损、损耗都使用这种方法）。
【实验原理】：光源发出的光通过光的注入系统输入到短光纤中，并通过光纤活动连接器与光功率计接通。
首先测量短光纤的输出功率P1，然后通过光纤连接器接入被测光纤，测量长光纤的输出功率P2，则光纤的总损耗为A=10lg P1P2(dB)被测光纤的长度为L，则光纤的损耗系数为α=AL(dB/km)【实验装置示意图】：【实验数据】：光纤长度L：6km波长为1310nm的数据实验三：测量光纤的数值孔径【实验简介】：光纤的数值孔径大小与纤芯折射率、纤芯-包层相对折射率差有关。
光纤的数值孔径表示光纤接收入射光的能力。
【实验目的】：了解测量数值孔径的方法，对远场法有初步了解。
【实验原理】：远场强度有效数值孔径是通过光纤远场强度分布确定的，它定义为光纤远场辐射图上光强下降到最大值的5%处的半张角的正弦值。
【实验装置示意图】【实验数据】光功率最大值为162.5nW，下降到5%时对应的角度为8.5°和-8.3°【数据处理】光纤的数值孔径：=0.146NA=sin8.5°−−8.3°2实验四：测量光纤的模场直径和折射率分布曲线【实验目的】：1.通过近场法测量光纤的折射率分布曲线，对近场法有一定了解2.通过近场法测量多单模光纤的模场直径，了解了解并掌握近场法测量多模光纤模场直径的方法【实验原理】1.近场法是利用光纤输出端面上的光强度来测量光纤的部分几何参数的典型方法。
激光二极管与单模光纤的自动耦合技术
激光器输出功率峰值点附近振动 , 它的频率是原振动信号的两倍 , 经光强处理电路滤波后 只取其平均值 , 所以有振动信号时的功率总是小于不加振动信号时的功率 .另外 , 单片机 输出的是非连续信号 , 其输出电压很难正好落在使激光器输出功率为最大值处 , 而用手调 节可使电压连续变化 , 保证激光功率达到最大值 .
第 4 期 李桂秋等 :激光二极管与单模光纤的自动耦合技术 407
发生了变化 .单片机反复判断处理 , 不断改变送给驱动器的电压 , 直至斜率信号为零 , 输出 电压保持不变 , 激光二极管与光纤的耦合效率达到最大 .
ig .2 curve
(1)
其中 , x 、y 是激光器发光面上两个互相垂直方向上的位移量 , z 是光纤入射端面与激光器
发光面之间的距离 .
首先在显微镜下进行粗调 , 使激光器发光面与光纤入射端面在 X 、Y 方向上的相对位
移量落在微位移驱动器的校正范围内 , 然后调节这两个面在 Z 方向间的距离 , 找到耦合
功率在该方向的最大值点并固定该点不变 , 此时输出功率可表示成 :
数值大约为 31 mA , 为保证激光器激射 , 加在激光器上的电流 I >Ith .由图 5可知 , I 越大激
光器的输出功率越大 , 但此时激光器越容易烧坏 , 而且激光器与单模光纤的模场匹配越 差 , 耦合效率也越低 .因为单模光纤的 HE11 模式的场分量 , 在纤芯和包层里分别按第一类 贝塞尔函数和第二类虚宗量的贝塞尔函数变化 , 这种分布是很接近高斯分布的 .要使激光
第 33 卷 第 Vol .3 3 No
4期 .4
山JO U东RN A大L O F 学SH AN学DO N报G(U自N然IVE科R学SIT版Y) 19D98ec年.119298月
紫外光通信大气传输特性及理论模型探讨
度和浓度［ 。紫外光的散射类型根据介质中粒子的尺寸对散射的影响可以归结为瑞利散射、 氏散射和 ４ ］ 米 非线性 散射 等三 种 。 １ ２ １ 瑞 利散 射 ．． 当散射 粒子 尺寸 ｄ远 小于 波长 时 的散射 即为瑞 利 散射 ， 瑞利 散射 的散 射相 函数 Ｐ 为
Ｐ（ ）一 ３（ ＋ １
磁 振荡 并 向各 个 方 向传 播 ， 由此形 成 光 的散 射 。正
是 由于大气对 紫外 光 的散 射作 用 ， 使 得 紫外 光 能 才
够绕 过 障碍物 形成 非视 线传播 的特点 。
一
般来 说 ， 尺度 与 光 波长 越 接 近 的大 气 粒 子 对
光 的散射 强度 越大 ， １给 出 了常 见 大气 粒 子 的 尺 表
图 ３ 传输距离 ｌｒ ｋｎ时不同臭氧浓度下 的传输衰减
Ｆｉ ． Ｔｒ ｎ ｍｉｓｏ ｔｅ ｕ ｔ ｎ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔｏ ｏ ｅ ｇ３ ａ ｓ ｓ ｉｎ ａ ｔ ｎ ａ ｉ ｄ ｆ ｒ ｎ ｚ ｎ ｏ ｎ ｆ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｎ ｗｉ ｋ ｄ ｓ ａ ｃ ｒ ｎ ｍ ｉｓｏ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｔ ｌ ｍ ｉｔ ｎ ｅ ｔａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｏ ｈ
ｍａｏ ｈ ｏｅｉ ｌ ｄ ｌ ａ ｄｒｓａｃ ｔｏ ｓ ｒ ｉ ｕ ｓｄ ｊｒｔｅ ｒｔ ａ ｍｏ ｅｓ ｎ ｅｅｒｈｍｅｈ ｄ ｅｄｓ ｓｅ ．Ｔｈ ｏｔ ｎ ｃ ｓａ ｄｔｎ ｅ ｃ ｆ ｃ ａ ｃ ｅｂ ｔｌ ｅｋ ｎ ｄ ｎｙｏ ｅ ｅ
ｔ ｅ Ｕ Ｖ ｏ ｈ ｃ ｍｍ ｕ ｉａ ｉ ｎ ｉ ａ ｓ ｎ ｅ ｔｇ ｔ ｄ ｎ ｃ ｔ ｓ ｌ ｏ ｉ ｖ ｓ ｉ ａ ｅ ． ｏ
撞， 故会发生非线性散射 ， 散射光的频率与入射光的频率有差别 。介质的光学不均匀性越强， 非线性散射