光纖通信實(shí)驗(yàn)講義(已修改)
2025-05-23 23:35 本頁面
【正文】 光纖通信實(shí)驗(yàn)講義實(shí)驗(yàn)一 PI特性曲線的繪制及光纖熔接機(jī)的使用一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)半導(dǎo)體激光器發(fā)光原理 了解半導(dǎo)體激光器平均輸出光功率與注入電流的關(guān)系 掌握半導(dǎo)體激光器PI曲線的測試及繪制方法 了解光纖熔接機(jī)的操作方法二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 測量半導(dǎo)體激光器功率和注入電流，并畫出PI關(guān)系曲線。 使用光纖熔接機(jī)實(shí)現(xiàn)兩根光纖的熔接。三、 實(shí)驗(yàn)儀器示波器，RCGTIII型光纖通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，光功率計(jì)，萬用表，光纖熔斷器一臺。四、 基本原理 半導(dǎo)體激光器的功率特性及伏安特性 圖11 激光器的功率特性 圖12 激光器的伏安特性半導(dǎo)體激光器的輸出光功率與驅(qū)動(dòng)電流的關(guān)系如圖11所示，該特性有一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流稱為門限電流(或稱閾值電流)，用Ith表示。在門限電流以下，激光器工作于自發(fā)發(fā)射，輸出熒光功率很小，通常小于100puW；在門限電流以上，激光器工作于受激發(fā)射，輸出激光，功率隨電流迅速上升，基本上成直線關(guān)系。激光器的電流與電壓的關(guān)系相似于正向二極管的特性，如圖12所示，但由于雙異質(zhì)結(jié)包含兩個(gè)PN結(jié)。 閾值條件就是光諧振腔中維持光振蕩的條件。圖13 LD半導(dǎo)體激光器PI曲線示意圖半導(dǎo)體激光器具有高功率密度和極高量子效率的特點(diǎn)，微小的電流變化會(huì)導(dǎo)致光功率輸出變化，是光纖通信中最重要的一種光源，激光二極管可以看作為一種光學(xué)振蕩器，要形成光的振蕩，就必須要有光放大機(jī)制，也即激活介質(zhì)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，而且產(chǎn)生的增益足以抵消所有的損耗。將開始出現(xiàn)凈增益的條件稱為閾值條件。一般用注入電流值來標(biāo)定閾值條件，也即閾值電流Ith，當(dāng)輸入電流小于Ith時(shí)，其輸出光為非相干的熒光，類似于LED發(fā)出光，當(dāng)電流大于Ith時(shí)，則輸出光為激光，且輸入電流和輸出光功率成線性關(guān)系，該實(shí)驗(yàn)就是對該線性關(guān)系進(jìn)行測量，以驗(yàn)證PI的線性關(guān)系．在實(shí)驗(yàn)中所用到半導(dǎo)體激光器其輸出波長為1310nm，帶尾纖及FC型接口。實(shí)驗(yàn)中半導(dǎo)體激光器電流的確定通過測量串聯(lián)在電路中的R516上電壓值。由于R516=1Q，電路中的驅(qū)動(dòng)電流在數(shù)值上等于R516兩端電壓。五、 實(shí)驗(yàn)步驟第一部分：PI特性曲線的繪制：（以下實(shí)驗(yàn)步驟以1310nm光端機(jī)部分講解，即實(shí)驗(yàn)箱左邊的模塊。1550nm光端機(jī)部分與其相同）電路部分操作：1）關(guān)閉系統(tǒng)電源，用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接模擬信號源的正弦波輸出端口和1310nm光發(fā)送模塊的模擬信號輸入端口。2）將光發(fā)送模塊中的激光器注入電流可調(diào)電阻R277逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到頭（即箭頭最小端），將輸入模擬信號衰減調(diào)節(jié)電阻R258逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到頭（即箭頭最小端），使模擬驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到最小值及輸入信號達(dá)到最小值。3）將單刀雙擲開關(guān)S200撥向模擬傳輸方向（右邊），短接跳線J200，使光發(fā)模塊傳輸模擬信號。光路部分操作：1）將跳線帽（J200）撥出，使其處于斷開狀態(tài)，在測量掛片（NS20NS200）上串接上一電流表。2）在1310nm TX端用光跳線連接到光功率計(jì)，同時(shí)打開光功率計(jì)電源開關(guān)。（注意操作要小心）打開交流電源開關(guān)。調(diào)節(jié)電位器R258到適當(dāng)位置，送入穩(wěn)定的模擬信號，以便激光器發(fā)送信號。 慢慢調(diào)節(jié)電位器R277使所測得的電流為下表中數(shù)值，依次測量對應(yīng)的光功率值。并將測得的數(shù)據(jù)填入下表。序號12345678910111213141516I（mA）P（uW）P（dBm）完實(shí)驗(yàn)后關(guān)掉各交流電開關(guān)。拆下光跳線及光功率計(jì)，拆到實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線，將實(shí)驗(yàn)箱還原。將各儀器擺放整齊。第二部分：光纖熔接機(jī)的使用： 取出光纖熔接機(jī)，接上電源。 開機(jī)1）. 取下監(jiān)視器的保護(hù)蓋板2）. 將監(jiān)視器翻轉(zhuǎn)上來，調(diào)整好角度3）. 打開電源開關(guān)。使用交流電時(shí)開關(guān)撥向“”；使用直流電時(shí)開關(guān)撥向“0”。4）. 預(yù)熱20分鐘5）. 按“清潔”鍵，觀察顯示屏 選擇模式，根據(jù)光纖的不同，可選擇SM（單模）和MM（多模）模式以及OTH（自選模式） 制作光纖1）. 將任一光纖用酒精擦拭以后從熱縮套管中穿過，用剝線鉗除去光纖涂覆層，再次采用酒精擦拭2）. 使用熔接機(jī)的光纖切割器進(jìn)行光纖的切割，以避免光纖斷面出現(xiàn)缺口、裂縫、尖角或角度偏差對熔接產(chǎn)生影響。 放置光纖1）. 撥動(dòng)手輪，使X、Y微動(dòng)臺處于中間位置。2）. 打開防風(fēng)罩，打開左右光纖夾板，并檢查光纖有沒有發(fā)生扭曲。3）. 將兩根光纖小心放入左右V型槽底部4）. 關(guān)閉防風(fēng)罩 光纖對準(zhǔn)1）. 調(diào)節(jié)Z向手輪，移動(dòng)光纖使之進(jìn)入屏幕中央2）. 檢查光纖端面是否垂直、平整。3）. 按“CLEAN”清除灰塵和殘留物4）. 移動(dòng)光纖至打火點(diǎn)，使兩端面向距12mm5）. 調(diào)節(jié)X,Y測微頭，使兩根光纖相互靠攏6）. 反復(fù)按“X/Y”切換畫面，調(diào)節(jié)X,Y微測頭，使光纖相互靠攏7）
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