【正文】 增大，從而使輸入光收端機(jī)的平均光功率逐步減小，使系統(tǒng)處于誤碼狀態(tài)，并且使得系統(tǒng)測(cè)試得到的誤碼率為11011，測(cè)得此時(shí)的光功率即為光收端機(jī)的最小光功率，這也就是光收端機(jī)的靈敏度。光收端機(jī)動(dòng)態(tài)范圍的定義是在保證一定的誤碼率下所允許的最大和最小輸入光功率之比的分貝數(shù)，即由下式計(jì)算得到 （6)(lg10minaxdBPD?2）它表示了光收端機(jī)對(duì)輸入信號(hào)變化時(shí)的適應(yīng)能力。在測(cè)試光收端機(jī)的靈敏度時(shí)，減小光衰減器的衰耗，即加大光收端機(jī)的輸入光功率，使其誤碼率達(dá)到 11011時(shí)，得到允許最大的接收光功率 Pmax。 29 / 119圖 61 數(shù)字接收單元指標(biāo)測(cè)試框圖圖 62 輸出碼型為 HDB3碼誤碼測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)框圖測(cè)試框圖如圖 61 所示，測(cè)試方法與測(cè)量靈敏度的方法基本相同，只是最后增加測(cè)量最大輸入光功率一項(xiàng)，其方法是逐漸減小光衰減器的衰減量，直至誤碼儀指示誤碼降為 11011，此時(shí)的接收光功率即為最大輸入光功率。由于數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中不能傳輸 HDB3碼，而目前大部分誤碼分析儀輸出碼型均為HDB3碼，作為演示實(shí)驗(yàn)，若使用的誤碼分析儀為有 NRZ 碼輸出，則可以按照?qǐng)D 61 所示示意圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在這里我們?nèi)‘?dāng)系統(tǒng)出現(xiàn) 1106誤碼率時(shí)認(rèn)為光纖通信系統(tǒng)出現(xiàn)誤碼，即當(dāng)減小光功率，使得系統(tǒng)誤碼率為 1106時(shí)測(cè)得的光接收端的光功率即為光收端機(jī)的靈敏度。若使用誤碼分析儀只有 HDB3碼型輸出（如 YGBERT2M 型誤碼分析儀） ，則可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)箱中的 HDB3編譯碼模塊實(shí)現(xiàn)誤碼測(cè)試。測(cè)試框圖如圖 62 所示，這里需要將誤碼分析儀輸出的 HDB3碼經(jīng)過(guò)譯碼變?yōu)槠胀ǖ?NRZ 碼之后，經(jīng)過(guò)光纖傳輸，從而達(dá)到測(cè)試系統(tǒng)誤碼率的目的。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)字跡工整，原理分析透徹通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到光收端機(jī)靈敏度，.比較 850nm、1310nm 和 1550nm 光檢測(cè)器的靈敏度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及誤差分析正確七、實(shí)驗(yàn)步驟A、有 NRZ 碼輸出誤碼儀時(shí)靈敏度測(cè)試方法按圖 61 將誤碼分析議與實(shí)驗(yàn)箱連接好，用兩根 FCFC 的光跳線(xiàn)把小可變衰減器串入其中，并使小可變衰減器衰減最小。將撥碼開(kāi)關(guān) BMBM2 和 BM3 撥到數(shù)字、1310nm 和 1310nm。接上交流電源線(xiàn)，先開(kāi)交流開(kāi)關(guān)，再開(kāi)直流開(kāi)關(guān) K01，K02，五個(gè)發(fā)光二極管全亮。接通光發(fā)模塊（K10）的直流電源開(kāi)關(guān)。打開(kāi)誤碼分析儀的電源開(kāi)關(guān)，將誤碼分析儀的速率設(shè)為 ，圖案設(shè)為 2151，碼型設(shè)為 NRZ 碼。30 / 119用萬(wàn)用表測(cè)量 R110 兩端電壓（紅表筆插 T103，黑表筆插 T104） 。慢慢調(diào)節(jié)電位器 W101，使驅(qū)動(dòng)電流小于額定值，即萬(wàn)用表讀數(shù)小于 25mV，調(diào)節(jié)電位器 W121，使數(shù)字光纖通信系統(tǒng)無(wú)誤碼。慢慢調(diào)節(jié)小可變衰減器的衰減量，使光收端機(jī)光功率慢慢減小，當(dāng)誤碼分析儀讀數(shù)出現(xiàn)誤碼并且達(dá)到預(yù)定值（例如 106）時(shí)，用光功率計(jì)測(cè)得此時(shí)的光功率即為光檢測(cè)器最小接收光功率 Pmin。依次關(guān)閉各模塊電源、直流電源，拆除導(dǎo)線(xiàn)。將實(shí)驗(yàn)儀器還原。設(shè)計(jì)并執(zhí)行 1550nm 和 850nm 光收端機(jī)靈敏度測(cè)試步驟。B、無(wú) NRZ 碼輸出誤碼儀時(shí)靈敏度測(cè)試方法1用兩根 FCFC 光跳線(xiàn)將小可變衰減器串入 1310nm 光發(fā)端機(jī)與 1310nm 光收端機(jī)中。1連接導(dǎo)線(xiàn)：將誤碼分析儀信號(hào)輸出與 HDB3編譯碼模塊的 T851 連接，T853 與 T801連接，T803 與誤碼分析儀信號(hào)接收端連接，T854 與 CPLD 下載模塊的 941 連接，T855 與 945連接，T888 與 983 連接，T802 與 948 連接，T852 與 948 連接。1將撥碼開(kāi)關(guān) BMBMBM3 分別撥為數(shù)字、1310nm 和 1310nm，K121 撥下，組成1310nm 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。1接上交流電源線(xiàn)，先開(kāi)交流開(kāi)關(guān)，再開(kāi)直流開(kāi)關(guān) K01，K02，五個(gè)發(fā)光二極管全亮，接通 HDB3編譯碼模塊（K80） ，CPLD 下載模塊（K90）的直流電源開(kāi)關(guān)。1打開(kāi)誤碼分析儀的電源開(kāi)關(guān)，將誤碼分析儀的速率設(shè)置為 ，圖案設(shè)為人工碼（便于示波器觀察波形） 。1調(diào)節(jié)電位器 W851，W852，使誤碼分析儀誤碼率為 0（10 7） ，此時(shí) HDB3編解碼系統(tǒng)正常無(wú)誤碼工作。1關(guān)閉各直流開(kāi)關(guān)，拆除 T853 與 T801 之間的連線(xiàn)，連接導(dǎo)線(xiàn)：T853 與 T101 連接，T121 與 T801 連接。1將撥碼開(kāi)關(guān) BMBM2 和 BM3 撥到數(shù)字、1310nm 和 1310nm。1開(kāi)交流電源開(kāi)關(guān)，再開(kāi)各直流電源開(kāi)關(guān)。用萬(wàn)用表測(cè)量 R110 兩端電壓（紅表筆插 T103，黑表筆插 T104） 。慢慢調(diào)節(jié)電位器W101，使驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到額定值，即使 V=25mV，調(diào)節(jié) W121，使數(shù)字光纖通信系統(tǒng)無(wú)誤碼。2慢慢增大光小可變衰減器衰減，使光收端機(jī)接收到的光功率逐漸減小，當(dāng)誤碼分析儀出現(xiàn)誤碼并為指定要求值（例如 106）時(shí)，取出光收端機(jī)輸入端光纖，用光功率測(cè)得此時(shí)的光功率即為最小光功率 Pmin。2P min就是光收端機(jī)的靈敏度。2依次關(guān)閉各模塊電源、直流電源，拆除導(dǎo)線(xiàn)。將實(shí)驗(yàn)儀器還原。2設(shè)計(jì)并執(zhí)行 1550nm 和 850nm 光收端機(jī)靈敏度測(cè)試步驟。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告字跡工整原理分析透徹通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到光收端機(jī)靈敏度比較 850nm、1310nm 和 1550nm 光檢測(cè)器的靈敏度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及誤差分析正確31 / 119九、思考題光收端機(jī)誤碼產(chǎn)生的原因是什么？分析光收端機(jī)的誤碼率與輸入光功率的關(guān)系，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證此關(guān)系。若需要測(cè)試光收端機(jī)動(dòng)態(tài)范圍，則實(shí)驗(yàn)方案如何？利用現(xiàn)有儀器能否完成？實(shí)驗(yàn)七 多模光纖衰減測(cè)試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤饫w損耗的定義學(xué)會(huì)用插入法測(cè)量多模光纖的損耗二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)量多模光纖的衰減測(cè)量多模光纖的彎曲損耗三、預(yù)備知識(shí)了解多模光纖的特點(diǎn)、特性四、實(shí)驗(yàn)儀器ZY12OFCom13BG3 型光纖通信原理實(shí)驗(yàn)箱 1 臺(tái)850nm 光發(fā)端機(jī) 1 個(gè)FC 接口光功率計(jì) 1 臺(tái)萬(wàn)用表 1 臺(tái)ST/PCFC/PC 多模光跳線(xiàn) 1 根FC/PCFC/PC 多模光跳線(xiàn) 1 根32 / 119擾模器 1 臺(tái)小可變衰減器（或 2km 光纖） 1 個(gè)連接導(dǎo)線(xiàn) 20 根五、實(shí)驗(yàn)原理?yè)p耗機(jī)理本實(shí)驗(yàn)研究無(wú)源器件多模光纖的損耗。對(duì)于光纖來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生損耗的原因較復(fù)雜，光能在光纖中傳輸時(shí)，除了由于吸收、散射而使光能損失外，由于成纜敷設(shè)造成的光纖微彎和宏彎曲，光纖的耦合和接續(xù)，都會(huì)使光能產(chǎn)生附加的損失。歸納起來(lái)，產(chǎn)生衰減的原因大致可以分為三大類(lèi)：吸收損耗，散射損耗，附加損耗，具體如下：（1）纖芯和包層物質(zhì)的吸收損耗，包括石英材料的本征吸收和雜質(zhì)吸收；（2）纖芯和包層材料的散射損耗，包括瑞利散射損耗以及光纖在強(qiáng)光場(chǎng)作用下誘發(fā)的受激喇曼散射和受激布里淵散射；（3）由于光纖表面的隨機(jī)畸變或粗糙所產(chǎn)生的波導(dǎo)散射損耗；（4）光纖彎曲所產(chǎn)生的輻射損耗；（5）外套損耗。這些損耗可以分為兩種不同的情況：一是石英光纖的固有損耗機(jī)理，像石英材料的本征吸收和瑞利散射，這些機(jī)理限制了光纖所能達(dá)到的最小損耗；二是由于材料和工藝所引起的非固有損耗，它可以通過(guò)提純材料或改善工藝而減小甚至消除其影響，如雜質(zhì)的吸收、波導(dǎo)散射等。光纖中平均光功率沿長(zhǎng)度減少的規(guī)律為： （71）??10()ZP???其中 P(Z)和 P(0)分別為軸向距離 Z 處和 Z＝0 處的光功率，α 為光纖的衰減系數(shù)，定義為單位長(zhǎng)度光纖引起的光功率衰減，單位是 dB/km。當(dāng) Z=L 時(shí)，dB/km （72）()()1logL???這里 表示在波長(zhǎng) 處的衰減系數(shù)。應(yīng)用上式時(shí)，要特別注意兩點(diǎn)：()（1）假定光纖沿軸向是均勻的 ，即 與軸向位置無(wú)關(guān)。?（2）對(duì)多模光纖，必須達(dá)到平衡模分布。只有滿(mǎn)足這樣的條件，測(cè)得的衰減系數(shù)才能線(xiàn)性相加。損耗測(cè)量測(cè)量光纖損耗的方法很多，CCITT 建議以剪斷法為參考，插入法為第一替代法，背向散射法為第二替代法。多模光纖損耗的測(cè)量，注入條件是頭等重要的。多模光纖中可以傳輸成百上千個(gè)模，由于耦合條件的不同，各模攜帶的初始能量亦不同，傳播過(guò)程中，由于模變換、模耦合和模衰減，各模攜帶的能量比例不斷變化，只有經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的傳輸距離后，各模傳輸能量的比例才能33 / 119固定下來(lái)。這時(shí)才達(dá)到了平衡模分布或穩(wěn)態(tài)模分布。也就是說(shuō)光纖輸出端的近場(chǎng)分布和遠(yuǎn)場(chǎng)分布不再隨長(zhǎng)度而變化。隨著光纖軸向均勻性的差異和光纖所處的狀態(tài)不同，達(dá)到平衡模分布的長(zhǎng)度也不一樣，一般可從幾百米到幾千米不等。顯然，測(cè)量剪斷后 2m 光纖的長(zhǎng)度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到平衡模分布要求的。為了滿(mǎn)足測(cè)量的要求，必須加速平衡模分布建立的過(guò)程，就是說(shuō)，要人為地控制注入條件和注入技術(shù)，使 1～2m 長(zhǎng)光纖輸出端的場(chǎng)分布接近平衡模分布。注入技術(shù)采取的措施包括擾模器（scrambler） 、濾模器（mode filter）和包層模剝除器（cladding stripper）等。在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試多模光纖損耗時(shí)，采用 CCITT 推薦的以剪斷法為測(cè)試方法，用小可變衰減器替代可調(diào)衰減的多模光纖，用柱狀擾模器形成平衡模分布，測(cè)試實(shí)驗(yàn)框圖如圖 71 所示。測(cè)試方法為首先用光纖跳線(xiàn)接 850nm 光發(fā)端機(jī)，經(jīng)過(guò)擾模器擾模后測(cè)試得到 A 點(diǎn)處光功率 P0，取下光功率計(jì)，接上待測(cè)光纖（小可變衰減器模擬） ，再用光功率計(jì)測(cè)試得到 B 點(diǎn)光功率 P1，代入公式 72 即得多模光纖（小可變衰減器）損耗。六、注意事項(xiàng)光源、光跳線(xiàn)的插頭屬易損件，應(yīng)輕拿輕放，使用時(shí)切忌用力過(guò)大。測(cè)量光纖彎曲損耗時(shí)，光纖在擾模器上纏繞不可拉得過(guò)緊。不可帶電拔插光電器件，要拔插光電器件，須先關(guān)閉電源后進(jìn)行。七、實(shí)驗(yàn)步驟用一根 STFC 光跳線(xiàn)一端接入 850nm 光發(fā)端機(jī)經(jīng)擾模器擾模后與光功率計(jì)相連。連接導(dǎo)線(xiàn)：PCM 編譯碼模塊 T661 與 CPLD 下載模塊 983 連接，T980 與光發(fā)模塊輸入端 T101 連接。將撥碼開(kāi)關(guān) BMBM2 和 BM3 撥到數(shù)字、850nm 和 850nm。K121 撥下。接上交流電源線(xiàn)，先開(kāi)交流開(kāi)關(guān)，再開(kāi)直流開(kāi)關(guān) K01，K02，五個(gè)發(fā)光二極管全亮。接通 PCM 編譯碼模塊(K60)、CPLD 下載模塊（K90） ，光發(fā)模塊(K10)的直流電源。用萬(wàn)用表測(cè)量 R110 兩端電壓（紅表筆插 T103，黑表筆插 T104） 。慢慢調(diào)節(jié)電位器 W101，使驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到額定值，即使 V=25mV。用光功率計(jì)測(cè)量此時(shí)的光功率 P0。從光功率計(jì)端取下光纖，接入小可變衰減器（或待測(cè)光纖） ，用 FCFC 多模光纖跳線(xiàn)與光功率計(jì)連接。用光功率計(jì)測(cè)得此時(shí)的光功率為 P1。光源 小可變衰減器（或待測(cè)光纖） 光功率計(jì) P1擾模器P0A圖 71 多模光纖損耗測(cè)試實(shí)驗(yàn)框圖B34 / 1191代入 72 式計(jì)算即得光纖損耗值。1依次關(guān)閉各直流電源、交流電源。拆除導(dǎo)線(xiàn)，光學(xué)器件，將實(shí)驗(yàn)箱還原。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告字跡工整原理分析透徹通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算得到待測(cè)光纖損耗對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及誤差分析正確九、思考題分析用剪斷法測(cè)量光纖損耗中擾模器的作用，若不使用擾模器，則會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？測(cè)量光纖損耗時(shí)，對(duì)光纖稍微用力拉緊，比較此時(shí)測(cè)得的光纖損耗的變化，并分析其原因。查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，比較插入法測(cè)試光纖損耗與剪斷法測(cè)試光纖損耗的優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)八 單模光纖損耗測(cè)試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)單模光纖損耗的定義掌握單模光纖彎曲損耗測(cè)試方法二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)量單模光纖不同彎曲半徑的損耗三、預(yù)備知識(shí)了解單模光纖的特點(diǎn)、特性四、實(shí)驗(yàn)儀器ZY12OFCom13BG3 型光纖通信原理實(shí)驗(yàn)箱 1 臺(tái)FC 接口光功率計(jì) 1 臺(tái)萬(wàn)用表 1 臺(tái)FC/PCFC/PC 單模光跳線(xiàn) 1 根擾模器（可選） 1 臺(tái)連接導(dǎo)線(xiàn) 20 根35 / 119五、實(shí)驗(yàn)原理在單模光纖中只傳輸 LP01模，沒(méi)有多模光纖中各種模變換、模耦合及模衰減等問(wèn)題，因此其測(cè)量方法也與多模光纖有些不同。對(duì)于單模光纖而言，隨著波長(zhǎng)的增加，其彎曲損耗也相應(yīng)增大，因此對(duì) 1550nm 波長(zhǎng)的使用，要特別注意彎曲損耗的問(wèn)題。隨著光纖通信工程的發(fā)展，最低衰減窗口 1550nm 波長(zhǎng)區(qū)的通信必將得到廣泛的運(yùn)用。CCITT 對(duì) 光纖和 光纖在 1550nm 波長(zhǎng)的彎曲損耗作了明確的規(guī)定：對(duì) 光纖，用半徑為 松繞 100 圈，在 1550nm 波長(zhǎng)測(cè)得的損耗增加應(yīng)小于1dB；對(duì) 而言，要求增加的損耗小于 。圖 81 單模光纖彎曲損耗測(cè)試實(shí)驗(yàn)框圖此處可不用擾模器，可其它東西實(shí)現(xiàn)光纖的彎曲也可。彎曲損耗的測(cè)量，要求在具有較為穩(wěn)定的光源條件下，將幾十米被測(cè)光纖耦合到測(cè)試系統(tǒng)中，保持注入狀態(tài)和接收端耦合狀態(tài)不變的情況下，分別測(cè)出松繞 100 圈前后的輸出光