光纤特性及传输试验
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。
光纤通信中光纤特性分析
光纤通信中光纤特性分析光纤通信技术自1970年在我国开始用于通信传输，发展到现在只有短短的三十年时间，但是却已经取得了极其惊人的发展。
由于光纤通信较之其他通信方式具有通信容量大、中继距离长、保密性好且适应能力强等优点，且是选用带宽极宽的光波作为传送信息的载体，为光纤通信技术在我国的推广和使用提供了必要的前提条件。
为了能够更好的认识光纤通信技术，让光纤通信技术向着更高水平的、更高阶段的方向发展，我们可以从光纤的几个特性开始入手。
经过多年的研究和发展，相关工作人员发现光纤的特性主要体现在三个方面，分别是在几何方面的特性、光学方面的特性与传输方面的特性，这三方面特性中又有着极具代表性的特性，分别是非线性特性、色散以及衰耗系数。
一、光纤通信技术第一，光纤通信技术的概述。
从光纤通信的组成结构上来看，主要是由光纤、光源和光检测器这三种通信的基本物质要素构成的，由于是以一种光导纤维为传输媒介的“有线”光通信，所以又可以称之为光导纤维通信。
其中光纤又是包含了内芯和包层两个主要部分。
内芯一般为几十微米直至几微米，所占用的体积非常小，而外面层主要是起保护光纤的作用，因为光纤通信系统所使用的光缆不同于普通的使用单根的光纤的光缆，它使用的是由许多光纤聚集在一起的组成的一组光缆，很有效的杜绝了信息在传播过程中出现信息泄露的现象。
其中在实际应用中，不仅根据光纤自身的制造工艺进行分类，还可以按照光纤的组成材料和光学特性进行分类。
总之，光纤通信技术在我国的发展正在不断的完善过程中。
第二，光纤通信技术的特点：首先是拥有相比于铜线或电缆的极宽频带和超大容量的通信存储空间，科学技术快速发展的今天，我们已经能够使用密集波分复用技术最大化地增添了了光纤的传输容量，解决因终端设备的电子瓶颈效导致光纤自身的巨大优势未被使用的问题，尤其是对于单波长光纤通信系统。
然后是合适的长中继距离，传输损耗比其它任何传输介质的损耗都要低出很多，而且如果将来能够采用非石英系统极低损耗光纤，将让光纤通信技术的低损耗更上一层楼。
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。
光纤特性实验研究实验报告
光纤特性实验研究一、光纤耦合及光纤器件传输效率测试实验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A】实验原理1.光纤的结构纤芯材料的主体是二氧化硅，里面掺极微量的其他材料，例如二氧化锗、五氧化二磷等。
掺杂的作用是提高材料的光折射率。
纤芯直径约5~~75μm（芯径一般为50或62.5μm）。
光纤外面有低折射率包层，包层有一层、二层（内包层、外包层）或多层（称为多层结构），但是总直径在100~200μm上下（直径一般为125μm）。
包层的材料一般用纯二氧化硅，也有掺极微量的三氧化二硼，最新的方法是掺微量的氟，就是在纯二氧化硅里掺极少量的四氟化硅。
掺杂的作用是降低材料的光折射率。
这样，光纤纤芯的折射率略高于包层的折射率。
两者折射率的区别，保证光主要限制在纤芯里进行传输。
包层外面还要涂一种涂料，是加强用的树脂涂层，可用硅铜或丙烯酸盐。
涂料的作用是保护光纤不受外来的损害，增加光纤的机械强度。
光纤的最外层是套层，它是一种塑料管，也是起保护作用的，不同颜色的塑料管还可以用来区别各条光纤。
2.光纤的数值孔径概念：入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。
这个角度就称为光纤的数值孔径。
光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。
不同厂家生产的光纤的数值孔径不同。
3.光纤的种类：A.按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。
多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5μm），可传多种模式的光。
但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。
例如：6 00MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。
因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。
单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10μm），只能传一种模式的光。
光纤通信的传输特性及应用探析
光纤通信的传输特性及应用探析摘要:光纤通信作为一门新兴技术,其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传输工具。
本文作者针对光纤通信的传输特性及应用进行简单的探析。
关键词:光纤通信传输1 光纤通信技术简介光纤即为光导纤维的简称。
光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。
从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。
光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。
传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。
2 光纤通信的传输特性光纤传输特性主要是指光纤的损耗特性和带宽特性(即色散特性),光纤特性的好坏直接影响光纤通信的中继距离和传输速率(或脉冲展宽),因此它是设计光纤系统的基本出发点。
2.1 光纤的损耗特性光波在光纤传输过程中,其强度随着传输距离的增加逐渐减弱,光纤对光波产生的衰减作用称为光纤损耗。
使用在系统中的光纤传输线,其损耗产生的原因,一方面是由于光纤本身的损耗,包括吸收损耗、瑞利散射损耗、以及因结构不完善引起的散射损耗;另一方面是由于作为系统传输线引起的弯曲损耗等。
2.1.1 吸收损耗吸收损耗意味光波传输过程中,有一部分光能量转变为热能。
包括光纤玻璃材料本身的固有吸收损耗,以及因杂质引起的吸收损耗。
光纤材料的固有吸收又叫本征吸收,在不含任何杂质的纯净材料中也存在这种吸收。
固有吸收有两个吸收带,一个吸收带在红外区,吸收峰在波长8mm～12mm范围,它的尾部拖到光通信所要用的波段范围,但影响不大;另一个吸收带在紫外区,吸收峰在0.1mm附近,吸收很强时,它的尾巴会拖到0.7mm～1.1mm波段里去。
对物质固有吸收来说,在远离峰值区域的1.0mm～1.6mm波段范围内,固有吸收损耗为低谷区域。
光纤-光缆及其传输特性
光纤\光缆及其传输特性摘要:在广播电视传输网中,同轴电缆传输系统具有设备简单投资少,接入用户方便,因此它在广播电视传输网的接入网部分和小区域的用户中得到了广泛的应用。
但对于远距离传输而言,同轴电缆传输系统就曝露出致命的弱点。
而光纤的出现恰好弥补了这一缺陷,由于光信号在光缆中的传输衰减极小,很小的光功率便可以在光缆中将其传到很远的地方。
因此光纤在现代社会中被广泛应用。
现就光纤、光缆的概念及其传输特性做一介绍。
关键词:光纤、光缆、传输损耗、传输带宽、光纤性能参数1、光纤光纤是用于传导光的介质光波导。
为了能对光信号进行远距离传输,光纤必须具有两个功能:(1)必须具有较低损耗。
(2)必须满足光波导条件。
为了实现这一功能,光纤通常由纤芯和包层两个二氧化硅层组成,包层的折射率必须小于纤芯的折射率,这样在包层与限制你的临界面便形成一个封闭的全反射面,保证了从纤芯向外射出的光能被完全反射回纤芯。
光纤按其传输光波的模式,可分为多模光纤和单模光纤。
光信号是一种特殊的电磁波,它在光纤中传播与电磁波在电波导中传输一样,同样存在着模式的问题。
多模光纤可以允许光信号以多模式传播,而单模光纤只允许光以基模一种模式传播。
多模光纤中,由于多种模式的光信号传播速度不同,而引起时域脉冲展宽,使其信道带宽受到限制。
由于单模光纤只能传输一种单一模式,所以具有很大的信道带宽。
因此,单模光纤被广泛应用于现代通讯系统中。
2、光缆若将若干根光纤并行使用把它们以一定的形式组合到一起,在其外部加以各种保护套便形成了光缆。
通常使用的架空和直埋式光缆有两种结构形式:中心束管式和层绞式。
中心束管式光缆,使用于光纤芯数较少的场合。
通常12 芯以下光缆使用这种结构形式。
中心束光缆就是将所需数量的光纤并行装入充满纤膏的束管内,形成中心束管。
束管内的光纤可以在纤膏内活动,这样的结构称为松套式结构。
3、光纤的传输特性光纤的传输特性包括传输损耗、光纤的传输带宽以及光纤传输性能参数。
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光纤特性及传输实验【实验背景】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10μm ，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50μm 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。
通常将若干根光纤与其它保护材料组合起来构成光缆，便于工程上敷设和使用。
衡量光纤性能好坏的主要是它的损耗特性与色散特性。
损耗特性决定光纤传输的中继距离。
光在光纤中传输时，由于材料的散射，吸收，会使光信号衰减，当信号衰减到一定程度时，就必需对信号进行整形放大处理，再进行传输，才能保证信号在传输过程中不失真，这段传输的距离叫中继距离，损耗越小，中继距离越长。
光纤的损耗与光波长有关，通过研究发现，石英光纤在0.85，1.30，1.55μm 附近有3个低损耗窗口，实用的光纤通信系统光波长都在低损耗窗口区域内。
损耗用损耗系数表示。
光在有损耗的介质中传播时，光强按指数规律衰减，在通信领域，5～50μm 125μm 直径约250μm图1 光纤的基本结构损耗系数用单位长度的分贝值（dB ）表示，定义为：10lg L 10P P =α（dB/km ）（1）已知损耗系数，可计算光通过任意长度L 后的强度：101001L P P α-=（2）上两式中，L 是传播距离，P 0是入射光强，P 1是损耗后的光强。
对于单模光纤而言，随着波长的增加，其弯曲损耗也相应增大，因此对1550nm 波长的使用，要特别注意弯曲损耗的问题。
随着光纤通信工程的发展，最低衰减窗口1550nm 波长区的通信必将得到广泛的运用。
CCITT 对G.652光纤和G.653光纤在1550nm 波长的弯曲损耗作了明确的规定：对G.652光纤，用半径为37.5mm 松绕100圈，在1550nm 波长测得的损耗增加应小于1dB；对G.653而言，要求增加的损耗小于0.5dB。
图2单模光纤弯曲损耗测试此处可不用扰模器，可其它东西实现光纤的弯曲也可。
弯曲损耗的测量，要求在具有较为稳定的光源条件下，将几十米被测光纤耦合到测试系统中，保持注入状态和接收端耦合状态不变的情况下，分别测出松绕100圈前后的输出光功率P1和P2，弯曲损耗可由下式计算得出。
)lg(1021P P A =（3）相同光纤，传输相同波长光波信号，弯曲半径不同时其损耗也必定不同，同样，对于相同光纤，弯曲半径相同时，传输不同光波信号，其损耗也不同。
由于按照CCITT 标准，光纤的弯曲损耗比较小，在实际测试中可采用减小弯曲半径的办法提高实验效果的明显性。
实验测试框图如图3所示。
2、激光二极管（FP-LD ）(a)弯曲半径R 1缠绕方法(b)弯曲半径R 2缠绕方法图3扰模器缠绕方法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。
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。
LD和LED都是半导体光电子器件，其核心部分都是P-N结。
因此其具有与普通二极管相类似的V-I特性，如图4所示：VVI图4LD激光器输出V-I特性示意图由于结构上的不同，LD和LED的P-I特性曲线则有很大的差别。
LED的P-I曲线基本上是一条近似的直线。
而LD半导体激光器的P-I曲线，如图5所示，可以看出有一阈值电流I th，只有在工作电流I>I th部分，P-I曲线才近似一根直线。
而在I<I th部分，LD输出的光功率几乎为零。
图5LD半导体激光器P-I特性示意图阈值电流是非常重要的特性参数。
图2中A段与B段的交点表示开始发射激光，它对应的电流就是阈值电流th I。
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th I。
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 Iη∆∆∆==⋅∆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。
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th I 尽可能小，th I 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。
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。
光电二极管是工作在无偏压或反向偏置状态下的PN 结，反向偏压电场方向与势垒电场方向一致，使结区变宽，无光照时只有很小的暗电流。
当PN 结受光照射时，价电子吸收光能后挣脱价键的束缚成为自由电子，在结区产生电子－空穴对，在电场作用下，电子向N 区运动，空穴向P 区运动，形成光电流。
光通信常用PIN 型光电二极管作光电转换。
它与普通光电二极管的区别在于在P 型和N 型半导体之间夹有一层没有渗入杂质的本征半导体材料，称为I 型区。
这样的结构使得结区更宽，结电容更小，可以提高光电二极管的光电转换效率和响应速度。
图6是反向偏置电压下光电二极管的伏安特性。
无光照时的暗电流很小，它是由少数载流子的漂移形成的。
有光照时，在较低反向电压下光电流随反向电压的增加有一定升高，这是因为反向偏压增加使结区变宽，结电场增强，提高了光生载流子的收集效率。
当反向偏压进一步增加时，光生载流子的收集接近极限，光电流趋于饱和，此时，光电流仅取决于入射光功率。
在适当的反向偏置电压下，入射光功率与饱和光电流之间呈较好的线性关系。
图6 光电二极管的伏安特性 V+图7 简单的光电转换电路图7是光电转换电路，光电二极管接在晶体管基极，集电极电流与基极电流之间有固定的放大关系，基极电流与入射光功率成正比，则流过R 的电流与R 两端的电压也与光功率成正比，若光功率随调制信号变化，R 两端的电输出解调出原调制信号。
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。
图8是简单的调制电路。
调制信号耦合到晶体管基极，晶体管作共发射极连接，流过发光二极管的集电极电流由基极电流控制，R 1，R 2提供直流偏置电流。
图9是调制原理图，由图9可见，由于光源的输出光功率与驱动电流是线性关系，在适当的直流偏置下，随调制信号变化的电流变化由发光二极管转换成了相应的光输出功率变化。
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，信号失真小的优点，本实验采用调频法。
图10是副载波调制传输框图。
如果载波的瞬时频率偏移随调制信号m(t)线性变化，即：()()d f t k m t ω=（10）则称为调频，k f 是调频系数，代表频率调制的灵敏度，单位为2π赫兹/伏。
调频信号可写成下列一般形式：0()cos[()]t f u t A t k m d ωττ=+⎰（11）式中ω为载波的角频率，0()]tf k m d ττ⎰为调频信号的瞬时相位偏移。
下面考虑两种特殊情况：假设m(t)为电压为V 的直流信号，则（11）式可以写为：()cos[()]f u t A k V t ω=+（12）（12）式表明直流信号调制后的载波仍为余弦波，但角频率偏移了f k V 。
假设m(t)=UcosΩt ，则（11）式可以写为：()cos[sin ]f k Uu t A t t ω=+ΩΩ（13）可以证明，已调信号包括载频分量ω和若干个边频分量ω±nΩ，边频分量的频率间隔为Ω。
任意信号可以分解为直流分量与若干余弦信号的叠加，则（12），（13）两式可以帮助理解一般情况下调频信号的特征。