光纤通信实验报告2-光发射机消光比测试
光纤通信技术实验报告
光纤通信技术实验报告电路图光发送模块光接收模块编码模块译码模块实验一半导体激光器的P-I-V特性曲线测试一、实验目的通过测试LD的P（平均发送光功率）-I（注入电流）特性曲线和V（偏）和斜率效率，掌握LD半导体激置电压）-I特性曲线，计算阈值电流（Ith光器的工作特性。
二、实验仪器1、光发送模块1只3、编码模块1台4、光功率计1台5、万用表1台6、示波器1台7、跳线若干三、实验原理半导体发光二极管（LED）是用半导体材料制作的正向偏置的PN结二极管。
其发光机理是当在PN结两端注入正向电流时，注入的非平衡载流子（电子－空穴对）在扩散过程中复合发光，这种发光过程主要对应光的自发发射过程。
半导体发光二极管具有可靠性较高，室温下连续工作时间长、光功率－电流线性度好等显著优点，而且由于此项技术已经发展得比较成熟，所以其价格非常便宜。
然而LED的发光机理决定了它存在着很多的不足，如输出功率小、发射角大、谱线宽、响应速度低等。
半导体激光二极管（LD）或简称半导体激光器则是通过受激辐射发光，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El，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。
半导体激光二极管作为激光器的一种，同样也必须满足粒子数反转和光反馈两个要求。
其使用的方法是向P型和N型限制层重掺杂，使费米能级间隔在PN结正向偏置下超过带隙实现粒子数反转。
再利用与PN结平面相垂直的自然解理面构成F-P腔，进行光放大，输出激光。
半导体激光器在热平衡情况下，自发发射占绝对优势。
当外界给系统提供能量时，如采用电流注入（即电泵），打破热平衡状态，随着注入电流的增加，半导体二极管渐渐地增加自发发射，当大量粒子处于高能级，即粒子数反转后，开始受激发射开始占主导地位。
在光束发射方向上的受激发射比自发发射的强度大几个数量。
光发射机指标测试__光纤实验
河南理工大学光电检测技术实验报告一、实验目的1.了解数字光发射机平均输出光功率的指标要求。
2.掌握数字光发射机平均输出光功率的测试方法。
3.了解数字光发射机的消光比的指标要求。
4.掌握数字光发射机的消光比的测试方法。
二、实验内容1.测试数字光发射机的平均光功率。
2.测试数字光发射机的消光比。
3.绘制数字光发射机的P-I特性曲线。
三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。
2.示波器1台。
3.光功率计1台。
4.万用表1部。
5.FC/PC光纤跳线1根。
四、实验原理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。
下面对这三个方面进行详细的说明：1.半导体光源的P-I特性曲线测试半导体激光器的输出光功率与驱动电流的关系如下图所示，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Ith表示。
在门限电流以下，激光器工作于自发发射，输出荧光功率很小，通常小于100pW；在门限电流以上，激光器工作于受激发射，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相似于正向二极管的特性。
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，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，给驱动电路带米麻烦：斜率太大，则会山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，就必须要有光放人机制，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什称为阈值条件。
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．I(mA)图11-1 LD 半导体激光器P-I 曲线示意图2.消光比（EXT ）的测试消光比定义为：001110lg PEXT P ，式中P00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。
光纤通信实验
实验一多模光纤损耗测试实验一、实验目的1、了解光纤损耗的定义2、学会用插入法测量多模光纤的损耗二、实验内容1、测量多模光纤的衰减2、测量多模光纤的损耗三、实验仪器1、ZY12OFCom23BH1型光纤通信原理实验箱1台2、850nm 光发端机 1个3、FC接口光功率计1台4、万用表1台5、ST-FC多模光跳线 1根6、FC-FC多模光跳线 1根7、扰模器1台8、小可变衰减器（或3km光纤）1个9、连接导线 20根四、实验原理1、损耗机理在光纤的传输特性中，衰减是多模光纤和单模光纤共有的最重要的指标之一。
它表明了光纤对光能的传输损耗，对光纤通信系统的中继距离有着决定性的影响。
损耗的降低依赖于工艺的提高和对石英材料的研究。
本实验研究无源器件多模光纤的损耗。
对于光纤来说，产生损耗的原因较复杂，光能在光纤中传输时，除了由于吸收、散射而使光能损失外，由于成缆敷设造成的光纤微弯和宏弯曲，光纤的耦合和接续，都会使光能产生附加的损失。
归纳起来，产生衰减的原因大致可以分为三大类：吸收损耗，散射损耗，附加损耗，具体如下：（1）纤芯和包层物质的吸收损耗，包括石英材料的本征吸收和杂质吸收；（2）纤芯和包层材料的散射损耗，包括瑞利散射损耗以及光纤在强光场作用下诱发的受激喇曼散射和受激布里渊散射；（3）由于光纤表面的随机畸变或粗糙所产生的波导散射损耗；（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，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。
光纤中平均光功率沿长度减少的规律为：()10()(0)10Z P Z P α-= （1-1）其中P(Z)和P(0)分别为轴向距离Z 处和Z ＝0处的光功率，α为光纤的衰减系数，定义为单位长度光纤引起的光功率衰减，单位是dB/km 。
光纤部分实验报告通信工程专业综合实验.
通信工程专业综合实验报告――光通信部分姓名学号通信班级上课时间周二下午16:20~18:10第8章光纤传输系统实验一激光器P-I特性测试实验1. 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2. 实验仪器1、ZY12OFCom13BG型光纤通信原理实验箱1台2、FC接口光功率计1台3、FC/PC-FC/PC单模光跳线1根4、万用表1台5、连接导线20 根3. 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，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（△入=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。
光纤实验报告
四、实验体会 通过本次实验了解了光纤通信实验系统的组成，以及其各部分的功能，对光 纤实验系统的应用和使用方法也有了初步的了解， 掌握了如何利用该系统进行信 号光纤传输的验证实验，并对波形进行观察比较，检测是否有误码。同时学习了 CMI 码的编码规则以及特点，通过实验示波器观测 P115 测试点和发端的 P101 测试点，结果两个测试点的波形一样，说明 CMI 码的误码率很小，几乎为零， 适合传输。 在这次实验中，我也学会了光功率计的使用，学会了光功率的测量方法， 光 功率计是用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗的仪器， 利用它 可以很方便的测量得到光纤通信系统的特性。通过使用光功率计，体会到在使用 光功率计的时候要注意单位和波长的选择，并且要做正确的记录，否则会有一定 的错误。最后，每次实验我们都应该养成良好的习惯，在实验结束后将仪器和配 件归回原位。
（7） 关闭系统电源。 三、实验结果
当连接 101—201 时，测量 Tx1310 口的输出光功率： 拨码器的设置 00000000 11111111 10101010 输出光功率 90.0μw -10.7nw 44.9μw
当连接 103—201 时，测量 Tx1310 口的输出光功率： 拨码器的设置 00000000 11111111 10101010 输出光功率 46.0μw 45.5nw 45.3μw
实验二 数字光发送性能测量
一、实验原理 1、消光比 设光发射机的数字驱动电路送全“0”码，测得此时的光功率为 P0，光发射机的 数字驱动电路送全“1”码，测得此时的光功率 P1，消光比定义为
EXT 10 Lg
2、半导体激光器 P-I 曲线 半导体激光器的功率特性示意图
P0 P1
p
受激 辅射
光通信实验报告
西安电子科技大学光通信技术基础课程实验报告实验名称光纤通信系统综合与光线路码设计学院班Array姓名学号实验日期年月日实验一：光纤通信系统综合实验一、实验目的：1.了解半导体激光器LD的P-I特性；了解数字光发射机的消光比的定义及指标要求；2.熟悉光功率计的使用方法，熟悉数字光纤通信系统工作过程；3.熟悉数字光发射机平均光功率的概念；熟悉数字光接收机灵敏度概念；4.熟练测试光源P-I特性曲线；5.掌握数字光发射机的消光比的测试方法；6.掌握数字光发射机平均光功率的测试方法；7.掌握光接收机灵敏度的测试方法；8. 实施光纤通信系统中的数据传输；9. 熟悉数字光纤系统受损耗限制时的中继距离测算二、实验环境：通信系统综合实验平台、装有SRP软件的PC机、光纤通信板、光纤多用表（用于光功率计）、数字万用表、数字示波器、排线、电路跳线、（光）尾纤三、实验基本原理及预习：3.1 LD光源的P-I特性：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，输出光功率通常小于200pW；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，基本上成折直线关系。
3.2光发射机消光比：消光比定义为：EXT=10lg P11P00P00：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。
P11：光发射机输入全“1”时输出的平均光功率。
消光比EXT可形象类比于光发射机眼图，EXT越大，眼图中眼睛睁的越开，光接收机灵敏度越高3.3光发射机平均光功率：光发送机的平均输出光功率被定义为当发送机送伪随机序列时，发送端输出的光功率值。
3.4光接收机灵敏度P min：在给定误码率或信噪比条件下，光接收机所能接收的最小平均光功率。
P min越小，接收机的灵敏度就越高。
灵敏度P min的单位一般用dBm表示：P R=10lg P min1mW(dBm)3.5光纤通信中继距离受损耗限制的计算：L(αf+αs+αm)+2αc+M e≤P t−P rP t为平均发射功率（dBm）,P r为接收灵敏度（dBm），αc为连接器损耗，M e为系统余量，αf为光纤损耗系数（dB/km），αs为每km平均接头损耗，αm为每km光纤线路损耗余量，L为中继距离（km）3.6 AV2498A型光纤多用表之光功率测量：波长选择为1310nm；根据测试需求随时切换按“W／dBm "键得到线性(W)、对数值(dBm)四、实验测试结果与分析计算：4.1 LD光源的P-I特性：4.2光发射机消光比：4.3光发射机平均光功率：4.4光接收机灵敏度Pmin：4.5数字光纤通信：4.6光纤通信中继距离分析计算：五、实验中出现的问题和解决办法六、心得体会：实验二：数字光纤通信线路编译码实验一、实验目的：1. 熟悉指定序列NRZ码产生原理以及光纤线路CMI编译码原理。
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。
光发射机消光比测试实验原理
光发射机消光比测试实验原理今天来聊聊光发射机消光比测试实验原理吧。
你看啊，光发射机就像是一个神奇的小盒子，它能把电信号变成光信号发射出去。
这就好比我们要把一个悄悄话通过一种特殊的方式传得很远，如果直接用声音可能传不远而且容易被干扰，所以我们把这个悄悄话转化成另外一种形式（就如同电信号转光信号）来传输。
那消光比是什么呢？其实呀，简单理解就是有没有信号的时候光功率的对比。
咱们来打个比方，有点像一盏灯，亮的时候有一个功率（对应有信号时光发射机的光功率），灭的时候理论上应该没功率，但是实际上可能还残留一点儿光功率（对应无信号时的光发射机的光功率）。
消光比就是这两种情况（有信号和无信号时的光功率）之间的关系。
说到这里，你可能会问，那这个消光比为什么要测试呢？这个呀就和我们生活中的很多事情一样啦，比如说在一个黑暗的房间看电影，你希望投影仪（类比光发射机）只在该显示画面的时候有光投射出来，不该有的时候一点儿光都不能有，或者只有极少极少，这样才能保证画面的清晰度。
在光通信里也一样，如果消光比没弄好，就像画面不清楚一样，信号传输就会出现差错。
消光比测试实验的原理呢，就是基于测量光发射机在发“1”码（有信号，可以理解成灯亮着的时候）和发“0”码（无信号，可以想象成灯灭的时候）时候的光功率。
得出这两个数值再做个计算就得到消光比啦。
老实说，我一开始也不明白为什么这么简单的两个功率对比会这么重要。
后来发现，在精密的光通信系统里，如果消光比不达标，光纤那头接收到的信号可能就不是原汁原味的了。
就像是你给朋友传一句话，结果因为中间有点小差错（消光比有问题导致信号不准），朋友听到的意思就变味了。
在实际应用案例方面，像光纤入户这种需要精准信号传输的场景，如果光发射机的消光比有问题，你看电视可能就会有雪花屏（当然这只是夸张地对比下信号受到干扰的情况）或者网络变得很卡，因为信号没准确传递嘛。
最后再延伸思考一下啊，现在随着技术发展，对于消光比的要求是不是越来越精确呢？这就像我们对于生活里的东西要求越来越高一样。
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8、调节 W4，改变各参数，并将所测数据填入下表。
P00(uW) P11(uW) EXT
实验过程原始记录（数据、图表、波形等） ：
0.097 405.4 -36.21 0.0958 369.3 -35.86 0.0958 231.6 -33.83 0.0951 156.0 -32.15 0.0951 62.88 -28.20 0.0958 7.576 -18.98 0.0964 0.512 -7.28
实验步骤： 1、关闭系统电源，按如下说明进行连线： （1）用连接线将 2 号模块 TH7（DoutD）连至 25 号光收发模块的 TH2（数 字输入）。 （2） 用光纤跳线连接 25 号光收发模块的光发输出端和光收接入端，并将光 收发模块的功能选择开关 S1 打到“光功率计”。 （3）用同轴电缆线将 25 号光收发模块 P4（光探测器输出）连至 23 号模块 P1（光探测器输入）。 2、将 25 号光收发模块开关 J1 拨为“10”，即无 APC 控制状态。开关 S3 拨 为“数字”，即数字光发送。 3、将 25 号光收发模块的电位器 W4 和 W2 顺时针旋至底，即设置光发射机 的输出光功率为最大状态； 4、开电，设置主控模块菜单，选择【光功率计】功能。 5、将 2 号模块的拨码开关 S4 设置为“ON”，使输入信号为全 1 电平。测得 此时光发端机输出的光功率为 P11。 6、将 2 号模块的拨码开关 S4 设置为“OFF”，使输入信号为全 0 电平。测得 此时光发端机输出的光功率为 P00。 7、代入公式 EXT 10 lg
P00(uW) P11(uW) EXT
实验结果及分析： 通过本实验，我们了解了数字光发射机的消光比的指标要求，也学习掌握 了数字光发射机的消光比的测试方法。 首先，由理论上获得了不少的收获。 消光的定义为： EXT 10 lg
P00 。 P 11
由于 P00 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。P11 是光发射机输入全“1”时输出的平均光功率。无信号时光源输出 的光功率对接收机来说是一种噪声，将降低光接收机的灵敏度。所以从接收机 角度考虑，希望消光比越小越好。光源为 LED 时不考虑消光比，因为它不加直 流偏置电流，无输入信号时的输出功率为零。只有 LD 作为光源的时候，光发射 机才要求测试消光比。 消光比的不足容易引起对码元的误判等一系列问题。在生产中，由于设备 及环境差异的问题，消光比很难控制，只能将消光比控制在某一范围内。由于 消光比的决定因素是功率，所以其影响可以从两大方面考虑。第一，温度差异， 会导致电路元件参数的改变，影响功率和消光比，第二，光路洁净度差异，会 影响光功率的虽好。 而由实验结果的角度来看，P00 是基本维持在一个数值上不改变的（我们小 组的实验过程中，测量结果总是在一定范围内跳变波动，不是很稳定） 。P11 则 是改变幅度值较大的。由此计算得到消光比。
《光纤通信》实验报告 2
实验室名称：光纤通信实验室
学 院
实验日期： 2014 年 12 月 11 日
专业、班级 姓 名 指 导 教 师
信息科学与师签名： 年 月 日
实验目的： 1、了解数字光发射机的消光比的指标要求。 2、掌握数字光发射机的消光比的测试方法。
各一块 一块 若干
实验原理： 消光比定义为： EXT 10 lg
P00 。 P 11
式中 P00 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。 P11 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。
ΔP
ADP
PIN
EXT 消光比对灵敏度的影响
由图可知，当输入信号为“0”时，光源的输出光功率为 P00，它将由直流偏置 电流 Ib 来确定。 无信号时光源输出的光功率对接收机来说是一种噪声， 将降低光 接收机的灵敏度。所以从接收机角度考虑，希望消光比越小越好。 但是，应该指出，当 Ib 减小时，光源的输出功率将降低，光源的谱线宽度增 加， 同时， 还会对光源的其它特性产生不良影响， 因此， 必须全面考虑 Ib 的影响， 一般取 Ib = (0.7～0.9)Ith（Ith 为激光器的阈值电流）。在此范围内，能比较好地处 理消光比与其它指标之间的矛盾。 考虑各种因素的影响，一般要求发送机的消光比不超过 0.1。在光源为 LED 的条件下，一般不考虑消光比，因为它不加直流偏置电流 Ib ，电信号直接加到 LED 上，无输入信号时的输出功率为零。因此，只有以 LD 作光源的光发射机才 要求测试消光比。
实验内容： 通过测量光发射机输入全“0”时输出的平均光功率 P00 即无输入信号时的输 出光功率，以及光发射机输入全“1”时输出的平均光功率 P11，计算数字发射机消 光比的测试方法。
实验器材：
1、 主控&信号源模块、2 号、25 号模块 2、 23 号模块（光功率计） 3、 FC/PC 型光纤跳线、连接线 4、