【正文】 ? 三、基本原理 ? 在安裝任何光纖系統(tǒng)時(shí)，都必須考慮以低損耗的方法把光纖或光纜相互連接起來，以實(shí)現(xiàn)光鏈路的接續(xù)。 ? 在本章節(jié)中，將對下列常用光無源器件的指標(biāo)進(jìn)行測量，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)實(shí)際配置的光器件有所調(diào)整 。 ? 第四、體積小重量輕。 ? 第三、高可靠性。 ? 第二、適應(yīng)光纖系統(tǒng)要求。 ? 在光纖傳輸系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)光無源器件時(shí)，應(yīng)注意下面四個(gè)問題： ? 第一、使用方便。 ? （ 2）功能部件 ? 功能部件包括光波分復(fù)用解復(fù)用器、光衰減器、光分路耦合器、光隔離器、光開關(guān)等。 ? 第三章 常用光無源器件測試實(shí)驗(yàn) ? 在光纖傳輸系統(tǒng)中，使用的光無源器件大體上可分下面兩類。 ? 6．測試完畢后，關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除電流表及光功率計(jì)，套好防塵帽，插好 K0 K02跳線器。上面實(shí)驗(yàn)參數(shù)，驗(yàn)證了 APC電路對光功率突然變大的影響。按照下表進(jìn)行測試： 無 APC（ K03跳線插入右側(cè) ） 有 APC（ K03跳線插入左側(cè) ） K01斷開 （ 拔掉跳線器 ） ， 調(diào)整W202， 使電流指示為 : 7mA 7mA 測出 K01斷開時(shí)的功率 : 接通 K01（ 增加光端機(jī)電流 ） ， 測出此時(shí)的電流 : 測出接通 K01時(shí)的功率 : ? 5．將所測數(shù)據(jù)填入上表，從上表看出，有 APC時(shí)，接與不接 K01，電流和功率變化較小，而無 APC時(shí)，電流和功率變化比較大。 3．加電后即可開始實(shí)驗(yàn)。 電信號(hào)輸入接口電路 驅(qū)動(dòng)電路 APC電路 圖 LD自動(dòng)功率控制 （ APC） 結(jié)構(gòu)框圖 光發(fā)端機(jī) 光信號(hào)輸出 光檢測器 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．將光功率計(jì)與激光器輸出 TX1310法蘭相連。當(dāng)光發(fā)端機(jī)發(fā)出的功率變小時(shí)，光檢測器輸出的電流減小，經(jīng) APC電路控制后使驅(qū)動(dòng)電路電流增大，從而使輸出光功率增大。 ? 如上圖，光發(fā)射機(jī)發(fā)出的光經(jīng)光電檢測器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。 ? 二、實(shí)驗(yàn)儀器 ? （激光 /探測器性能測試模塊） ? ? ?三、實(shí)驗(yàn)原理 ? 在光纖通訊系統(tǒng)中，光發(fā)送電路主要由光源驅(qū)動(dòng)器、光源（主要是半導(dǎo)體光源，包括 LED、 LD等）、光功率自動(dòng)控制電路（ APC）、檢測器、溫度自動(dòng)控制（ ATC）以及告警電路等部分組成。 ? LED的 850nm光傳輸系統(tǒng)模塊，測試 LED光源的 PI曲線，對比測試的 1310nmLD的 PI曲線有什么不同，得出你的結(jié)論。 8．測試完畢后，關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除各光器件并套好防塵帽，插好 K0 K02 跳線器。 電流 I（ mA） 功率 P（ dB） 電流 I（ mA） 功率 P（ dB） 7．以橫軸為為電流 I，縱軸為功率 P，按照上表畫出其相應(yīng)的 PI曲線。 4．將 K01跳線器拔掉，加電后即可開始實(shí)驗(yàn)。用尾纖將光功率計(jì)與 TX1310法蘭輸出相連。 電 光 測試 數(shù)據(jù) 光發(fā)射 端 機(jī) P201 P FC頭細(xì)尾纖 圖 PI曲線測試連接示意圖 I K02 TP202 0 TP203 四、實(shí)驗(yàn)步驟 ，按照圖 /探測器性能測試模塊、光功率計(jì)、電流表連接好。 ? 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。一般用注入電流值來標(biāo)定，也即閥值電流 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。 ? 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。斜率太小。 ? PI特性是選擇半導(dǎo)體激光器的重要依據(jù)，在選擇時(shí)，應(yīng)選閥值電流 Ith盡可能小， Ith對應(yīng) P值小的半導(dǎo)體激光器，這樣的激光器工作電流小，工作穩(wěn)定性高，消光比大，而且不易產(chǎn)生光信號(hào)失真。在門限電流以下，激光器工作于自發(fā)輻射，輸出熒光，功率很小，通常小于 100pw；在門限電流以上，激光器工作于受激輻射，輸出激光，功率隨電流迅速上升，基本上成直線關(guān)系。 ? 二、實(shí)驗(yàn)儀器 ? （激光 /探測器性能測試模塊） ? ? ? 。 ? 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ? ，標(biāo)上必要的實(shí)驗(yàn)說明。 ? 5．將 P0、 P1代入公式 ，算出此激光器的消光比 EXT。讀出此時(shí)光功率 P0,即為激光器對應(yīng)于全“ 0”碼的輸出光功率。 ? ，調(diào)節(jié)光功率計(jì)工作波長為“ 1310nm”單位“ mw”。 ? （二） 1310nm激光器消光比測量 ? 1．關(guān)閉系統(tǒng)電源，將 1310nm激光器的 TX1310法蘭接口、 FCFC單模尾纖、光功率計(jì)連接好（ TX1310法蘭輸出通過尾纖接到光功率計(jì)），注意收集好器件的防塵帽。 ? ，拆除各光器件并套好防塵帽。 ? SW101設(shè)置為 00000000， W205保持不變，記錄碼型和對應(yīng)的輸出光功率 P0。即將撥碼器設(shè)置序列電信號(hào)送入 1550nm光發(fā)端機(jī)，并轉(zhuǎn)換成光信號(hào)從 TX1550法蘭接口輸出。 ? P101鉚孔波形，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出。 ? 四、實(shí)驗(yàn)步驟 ? （一） 1550nm數(shù)字光端機(jī)消光比測量 ? ，按照圖 1550nm光發(fā)射端機(jī)的 TX1550法蘭接口、 FCFC單模尾纖、光功率計(jì)連接好（ TX1550法蘭輸出通過尾纖接到光功率計(jì)），注意收集好器件的防塵帽。因此我們可以采用，當(dāng)激光器電流最小時(shí) (對應(yīng)全“ 0”)，測出此時(shí)的光功率 P0。如果直接輸入全“ 1”和全“ 0”，將無法測出消光比。 ? 1550數(shù)字光端機(jī)實(shí)驗(yàn)測量結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示： 0110 PE X T L g P?電 光 自編數(shù)據(jù)序列 光發(fā)射 端 機(jī) TX1550 P FCFC 全 0 全 1 圖 平均光功率測試結(jié)構(gòu)示意圖 ? 本實(shí)驗(yàn)主要對激光 /探測器的消光比進(jìn)行測量。 ? 二、實(shí)驗(yàn)儀器 ? ? ? （ FCFC單模尾纖） ? 1根 ? 三、基本原理 ? 消光比指光發(fā)射端機(jī)的數(shù)字驅(qū)動(dòng)電路送全“ 0”碼，測得此時(shí)的光功率 P0；給光發(fā)射端機(jī)的數(shù)字驅(qū)動(dòng)電路送全“ 1”碼，測得此時(shí)的光功率 P1，將 P0、 P1代入公式： ? （ dB） （式 ） ? 即得到光發(fā)射端機(jī)的消光比。 ? 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ? ，標(biāo)上必要的實(shí)驗(yàn)參數(shù)說明，歸納出光發(fā)射機(jī)輸出的光功率與輸入電信號(hào)的那些參數(shù)有關(guān)。 ? 注：本實(shí)驗(yàn)也可選擇激光 /探測器性能測試模塊 （由于此模塊的好多參數(shù)都是可調(diào)節(jié)的，所以每個(gè)測試的結(jié)果可能不同） 。 ? W205值，以同樣的方法測試，記錄 TX1550點(diǎn)信號(hào)電平值和對應(yīng)的輸出光功率，得出你的結(jié)論。確認(rèn)，即在 P101鉚孔輸出 32KHZ的 15位 m序列。 ? 5. 調(diào)節(jié)光功率計(jì)工作波長“ 1550nm”、單位“ dBm”，讀取此時(shí)光功率P，即為 1550nm光發(fā)射端機(jī)在正常工作情況下，對于撥碼器設(shè)置 32K的 10001000序列的平均光功率，記錄碼型和光功率 ? 6. 撥碼器設(shè)置其它序列組合， W205保持不變，記錄碼型和對應(yīng)的輸出光功率，得出你的結(jié)論。 ? 4. 用信號(hào)連接線連接 P10 P203兩鉚孔，示波器 A通道測試 TX1550測試點(diǎn)，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出，調(diào)節(jié) W205即改變送入光發(fā)端機(jī)信號(hào)（ TX1550）幅度最大（不超過 5V），記錄信號(hào)電平值。 ? ，液晶菜單選擇“碼型變換實(shí)驗(yàn) CMI碼設(shè)置” 確認(rèn)，即在 P101鉚孔輸出 32KHZ的 SW101撥碼器設(shè)置的 8比特周期性序列，如10001000。平均光功率是在額定電流下測得的，否則結(jié)果有偏差。 實(shí)驗(yàn) 1 數(shù)字光發(fā)端機(jī)的平均光功率測量 ? 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? ? ； ? 。 ? 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，提供了半導(dǎo)體激光器和半導(dǎo)體發(fā)光二極管兩種光源。 ? 第二章 光發(fā)射端機(jī)指標(biāo)測試實(shí)驗(yàn) ? 在光纖通信中，首先要將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，最常用的光源是半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管。 ? ，敘述光通信的信號(hào)變換、傳輸過程。 ? 注： 本實(shí)驗(yàn)也可選擇工作波長為 1310nm和擴(kuò)展模塊的光信道。 ? ，如果要求兩實(shí)驗(yàn)箱間進(jìn)行雙工通信，如何設(shè)計(jì)連接關(guān)系，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。改變SW101撥碼器設(shè)置（往上為 1，往下為 0），以同樣的方法測試，驗(yàn)證P204和 TX1550測試點(diǎn)波形是否跟著變化。 ? B通道測試光收端機(jī)輸出電信號(hào)的 P204試點(diǎn)，看是否有與TX1550測試點(diǎn)一樣或類似的信號(hào)波形。 ? 4. 用信號(hào)連接線連接 P10 P203兩鉚孔，示波器 A通道測試 TX1550測試點(diǎn)，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出，調(diào)節(jié) W205即改變送入光發(fā)端機(jī)信號(hào)（ TX1550）幅度，最大不超過 5V。確認(rèn)，即在 P101鉚孔輸出 32KHZ的 15位 m序列。一體化數(shù)字光端機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如下： ? 圖 一體化數(shù)字光端機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 P204 P203 TX 光接收輸入 光發(fā)射輸出 光纖 ?四、實(shí)驗(yàn)步驟 ? 1. 關(guān)閉系統(tǒng)電源，將光跳線分別連接 TX1550、 RX1550兩法蘭接口（選擇工作波長為 1550nm的光信道）， 注意收集好器件的防塵帽 。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中提供的 1550nmLD光端機(jī)是一體化結(jié)構(gòu)，光端機(jī)包括光發(fā)射端機(jī) TX（集成了調(diào)制電路、自動(dòng)功率控制電路、激光管、自動(dòng)溫度控制等），光接收端機(jī) RX（集成了光檢測器、放大器、均衡和再生電路）。電端機(jī)又分為電信號(hào)發(fā)射和電信號(hào)接收兩子部分，光信道又可分為光發(fā)射端機(jī)、光纖、光接收端機(jī)三個(gè)子部分。 實(shí)驗(yàn) 2 電光、光電轉(zhuǎn)換傳輸實(shí)驗(yàn) ? 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? ? ； ? ； ? 。當(dāng)彎曲半徑大 ? 5～ 10cm時(shí)，由彎曲造成的損耗可以忽略。 ? （ 4）光纖彎曲產(chǎn)生的輻射損耗 ? 光纖是柔軟的，可以彎曲，可是彎曲到一定程度后，光纖雖然可以導(dǎo)光，但會(huì)使光的傳輸途徑改變。 ? 這是單模光纖的另一重要參數(shù)，也稱為光點(diǎn)尺寸。這個(gè)名詞是從以前波導(dǎo)理論研究中借用來的。這樣可以推算出由于彎曲增加的衰耗，而有效截止波長就是這樣定義的，在截止波長下由于彎曲增加的損耗是 。它表明，在單模光纖的波長域中僅可以傳播的模，所謂截止波長是指基模。 ? 6. 有效截止波長。為計(jì)算方便，這種頻響可以近似為一個(gè)等效的高斯低通濾波器，最高帶寬僅可能在某一個(gè)波長上發(fā)生，對于其它波長，帶寬將減少下來，那帶寬是波長的函數(shù)。 ? 5. 帶寬 ? 帶寬是光纖的一個(gè)重要參數(shù)，它使?jié)u變型光纖像一個(gè)低通濾波器一樣，對光發(fā)射機(jī)的功率調(diào)制產(chǎn)生影響。這個(gè)角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。對于拉得好或質(zhì)量高的光纖，基本上可以忽略這種損耗。由于在光纖中傳輸?shù)母鞣N模式衰減不同，在長距離的模式變換過程中，衰減小的模式變成衰減大的模式，連續(xù)的變換和反變換后，雖然各模式的損失會(huì)平衡起來，但模式總體產(chǎn)生額外的損耗，即由于模式的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生了附加損耗，這種附加的損耗就是波導(dǎo)散射損耗。 ? (3) 波導(dǎo)散射損耗 ? 這是由于交界面隨機(jī)的畸變或粗糙所產(chǎn)生的散射，實(shí)際上它是由表面畸變或粗糙所引起的模式轉(zhuǎn)換或模式耦合。光在傳輸時(shí)遇到這些比光波波長小，帶有隨機(jī)起伏的不均勻物質(zhì)時(shí)，改變了傳輸方向，產(chǎn)生散射，引起損耗。 光纖材料在加熱過程中，由于熱騷動(dòng)，使原子得到的壓縮性不均勻，使物質(zhì)的密度不均勻，進(jìn)而使折射率不均勻。 ? (2) 光纖的散射損耗 ? 光纖內(nèi)部的散射，會(huì)減小傳輸?shù)墓β?，產(chǎn)生損耗。對于純石英光纖，雜質(zhì)引起的損耗影響可以不考慮。由躍遷金屬離子吸收引起的光纖損耗取決于它們的濃度。另一個(gè)物質(zhì)固有吸收帶在紫外波段，吸收很強(qiáng)時(shí)，它的尾巴會(huì)拖到～ m波段里去。 ? 3. 光纖的傳播損耗 ? 引起光纖損耗的原因主要有四方面： ? (1) 光纖的吸收損耗，這是由于光纖材料和雜質(zhì)對光能的吸收而引起的，它們把光能以熱能的形式消耗于光纖中，是光纖損耗中重要的損耗，吸收損耗包括以下幾種： 1．物質(zhì)本征吸收損耗 這是由于物質(zhì)固有的吸收引起的損耗。可以看出，光在漸變光纖中會(huì)自覺地進(jìn)行調(diào)整，從而最終到達(dá)目的地，這叫做自聚焦。在這以后。同樣的過程不斷發(fā)生，直至光在某一折射率層產(chǎn)生全反射，使光改變方向，朝中心較高的折射率層行進(jìn)。漸變光纖的纖芯折射