【正文】 器PI特性對系統傳輸性能的影響。實驗二 光發(fā)射機性能測試實驗一、實驗目的了解數字光發(fā)端機輸出光功率的指標要求掌握數字光發(fā)端機輸出光功率的測試方法了解數字光發(fā)端機的消光比的指標要求掌握數字光發(fā)端機的消光比的測試方法二、實驗內容測試數字光發(fā)端機的輸出光功率測試數字光發(fā)端機的消光比比較驅動電流的不同對輸出光功率和消光比的影響三、實驗儀器ZY12OFCom23BH1型光纖通信原理實驗箱 1臺FC接口光功率計 1臺FCFC單模光跳線 1根萬用表 1臺850nm光發(fā)端機（可選） 1個STFC多模光跳線（可選） 1根連接導線 20根四、實驗原理光發(fā)送機是數字光纖通信系統中的三大組成部分（光發(fā)送機、光纖光纜、光接收機）之一。其功能是將電脈沖信號變換成光脈沖信號，并以數字光纖通信系統傳輸性能所要求的光脈沖信號波形從光源器件組件的尾纖發(fā)射出去。、結合半導體發(fā)光材料，其輻射波長能夠覆蓋上述范圍的是GaAs化合物。光源驅動電路是光發(fā)送機的主干電路，它將電脈沖信號通過電流強度的調制方式調制半導體激光器或者發(fā)光二極管發(fā)射出光脈沖信號。一個性能十分完善的光發(fā)送機，一方面是需要能夠適應數字光纖通信特點的性能先進的光源器件，另一方面就是根據光源器件的應用特性采用先進的電子線路技術進行恰到好處的控制與防范。這就是光發(fā)送機除了一定要有整形或碼型變換電路、光源驅動電路和發(fā)射光源以外，還可能要有自動功率控制、自動溫度控制和各種保護電路的原因。光發(fā)送機的指標有如下幾點：輸出光功率：輸出光功率必須保持恒定，要求在環(huán)境溫度變化或LD器件老化的過程中，其輸出光功率保持不變，或者其變化幅度在數字光纖通信工程設計指標要求的范圍內，以保證其數字光纖通信系統能長期正常穩(wěn)定運行。輸出光功率是指給光發(fā)端機的數字驅動電路送入一偽隨機二進制序列作為測試信號，用光功率計直接測試光發(fā)端機的光功率，此數值即為數字發(fā)送單元的輸出光功率。輸出光功率測試連接如圖121所示。 圖121 輸出光功率測試連接示意圖根據CCITT標準，信號源輸出信號為表121所規(guī)定的要求。數字率（kbit/s）偽隨機測試信號2048215－18448215－134368223－1139264223－1 表121 信號源輸出信號要求消光比：消光比定義式如下式41，P0是給光發(fā)端機的數字驅動電路發(fā)送全“0”碼，測得的光功率，P1是給光發(fā)端機的數字驅動電路發(fā)送全“1”碼，測得的光功率，將P0，P1代入公式： （121） 即得到光發(fā)端機的消光比。消光比的值與光源工作電流有一定的關系，一般當發(fā)送“0”時，工作電流應在閥值附近，實驗時可調節(jié)相應的驅動電流值。光通信系統一般要求消光比越大越好，但是不可過大或過小，消光比太大，即預偏置電流太小或沒有，影響通信系統傳輸速率；消光比太小，則調制深度淺，有用光功率比例減小，影響系統靈敏度。光脈沖的響應時間及開通延遲時間必須遠小于每個碼元的時隙，以便使光脈沖成為傳輸數字信號的準確重現。輸出光脈沖無張弛振蕩和自脈動當調制速率較高時，輸出光脈沖可能會出現張弛振蕩。這時必須在電路上加以阻尼，以便使光發(fā)送機能正常工作。輸出光脈沖上出現自脈動與LD的輸出特性曲線上出現扭折有關。LD的輻射波長必須保持恒定當調制速率高達數Gbit/s時，LD的輻射波長在調制脈沖的上升沿時向短波長漂移，而在脈沖下降沿時則向長波長漂移，這種現象稱為Chirp效應。它嚴重惡化數字光纖通信系統的傳輸質量，限制通信的中繼距離。在高速以至超高速的光發(fā)送機中應該對此采取相應有效的解決措施，以便實現大容量長距離的數字光纖通信。前面指出輸出光功率需恒定，或者變動微小，這是通過自動功率控制或者自動溫度控制技術達到這種目的的。本套實驗系統未涉及到這種技術。光纖傳輸系統、發(fā)光器件、驅動電流，都會影響發(fā)光系統的輸出光功率和消光比，本實驗采用4M速率的偽隨機測試信號作為信號源，偽隨機碼測試信號為24－1位，通過觀察三種不同光纖通信系統（850nm、1310nm和1550nm）傳輸NRZ碼的輸出光功率和消光比，比較其輸出光功率和消光比異同點及其影響因素，同時觀察驅動電流對輸出光功率和消光比的影響。實驗原理圖如下： 圖122 數字光驅動電路 圖中是由MC10116和QQ21組成數字驅動電路。MC10116為數字接口電路送出ECL電平的雙路信號Q和Q/，QQ21組成差分高速驅動電路。W44為精密可調電位器，通過調節(jié)可改變LD131激光器的驅動電流。五、實驗步驟a、1550nm數字光發(fā)端機平均光功率及消光比測試用導線連接電終端模塊T68(M)和T92(15_DIN) 將撥碼開關K35的值撥為“0000”。用FCFC光纖跳線將1550T輸出端與FC接口光功率計連接，形成輸出光功率測試系統。打開交流電源，此時指示燈DDDDD8亮。將光功率計調至1550波長檔，用光功率計測量此時光發(fā)端機的光功率，即為光發(fā)端機的輸出光功率。拆除導線T68(M)和T92(15_DIN)，其余連線不變，連接導線T79(D1_O)與T92(15_DIN)，將數字信號源模塊的撥碼開關K36撥為全“1”，測得此時光功率為P1，將撥碼開關K36撥為全“0”，測得此時光功率為P0。將P1，P0代入公式121式即得1550nm數字光纖傳輸系統消光比。依次關閉各電源，拆除導線，拆除光纖跳線，將實驗箱還原。b、1310nm數字發(fā)端機輸出光功率及消光比測試用導線連接電終端模塊T68(M)和T94(13_DIN)。將開關BM1撥為1310nm,將開關K43撥為“數字”，將電位器W44逆時針旋轉到最小。旋開光發(fā)端機光纖輸出端口（1310nm T）防塵帽，用FCFC光纖跳線將半導體激光器與光功率計連接起來。用萬用表測量T97（TV+）和T98(TV)之間的電阻值（電阻焊接在PCB板的反面），找出所測電壓與半導體激光器驅動電流之間的關系（V＝IR110）。打開交流電源，此時指示燈DDDDD8亮。將電位器W46（閾值電流調節(jié)）逆時針旋轉到底。慢慢調節(jié)電位器W44（數字驅動調節(jié)），用萬用表測量T97（TV+）和T98(TV)兩端電壓（紅表筆插T97，黑表筆插T98），使之為25mV。將光功率計調至1310波長檔，用光功率計測量此時光發(fā)端機的光功率，即為光發(fā)端機的輸出光功率。拆除導線T68(M)和T94(13_DIN)，其余連線和設置不變，連接導線T79(D1_O)與T94(13_DIN)，將數字信號源模塊的撥碼開關K36撥為全“1”，測得此時光功率為P1，將撥碼開關K36撥為全“0”，測得此時光功率為P0。將P1，P0代入公式121式即得1310nm數字光纖傳輸系統消光比。1重復69步，調節(jié)電位器W44，調節(jié)驅動電流大小為下表中數值時，測得的輸出光功率及消光比填入下表。1依次關閉各電源，拆除導線，拆除光纖跳線，將實驗箱還原。驅動電流（mA）10152025平均光功率（uW）P1（uW）P0（uW）消光比(dB)六、實驗測試點說明T97（V+）、T98（V） 激光器的數字驅動電流測試端TP108（LT） 激光器的輸出信號測試端T92（15_DIN） 1550光端機的數據輸入端T94（13_DIN)