【正文】 ，256KHz（4）頻率輸出誤差：≤177。光載波由半導(dǎo)體光源產(chǎn)生，由半導(dǎo)體光檢測器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號從而達到傳輸信號的目的。實驗系統(tǒng)基本組成方框圖如圖 02 所示：6 / 119圖 02 光纖傳輸實驗系統(tǒng)方框圖實驗系統(tǒng)主要由光發(fā)模塊、光收模塊、光無源器件和輔助通信模塊等組成。1CPLD 下載模塊：提供位同步、幀同步功能；提供學(xué)生自主設(shè)計電路的功能。CMI 編譯碼模塊：實現(xiàn) CMI 編譯碼功能。輸出信號碼元速率為64KB/s,偽隨機碼的碼型可通過撥碼開關(guān)任意設(shè)置。電話接口模塊：提供電話接口功能。語音信號處理模塊：提供音樂芯片以及外置的語音輸出，接受部分用揚聲器擴出。 光接收模塊：實現(xiàn)光電信號的轉(zhuǎn)換，濾波放大。電源模塊：提供實驗箱各模塊電源。一、主機箱簡介它包含了光纖通信系統(tǒng)設(shè)備中的各個主要組成部分，具體由以下十二個模塊組成。實現(xiàn)過程如下：輸入電信號既可以是模擬信號（如視頻信號、電話語音信號） ，也可以是數(shù)字信號（如計算機數(shù)據(jù)、PCM 編碼信號） ；調(diào)制器將輸入的電信號轉(zhuǎn)換成適合驅(qū)動光源器件的電流信號并用來驅(qū)動光源器件，對光源器件進行直接強度調(diào)制，完成電/光變換的功能；光源輸出的光信號直接耦合到傳輸光纖中，經(jīng)一定長度的光纖傳輸后送達接收端；在接收端，光電檢測器對輸入的光信號進行直接檢波，將光信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，再經(jīng)過放大恢復(fù)等電處理過程，以彌補線路傳輸過程中帶來的信號損傷（如損耗、波形畸變） ，最后輸出和原始輸入信號相一致的電信號，從而完成整個傳送過程。光纖通信系統(tǒng)主要由三部分組成：光發(fā)射機、傳輸光纖和光接收機。因此，光纖通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的形式是多種多樣的，但其基本結(jié)構(gòu)仍然是確定的。如接口電路、復(fù)用設(shè)備、管理系統(tǒng)以及供電設(shè)施等等?？梢哉雇汗饫w通信作為一高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，將以更快的速度發(fā)展，光纖通信技術(shù)將逐步普及，光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V闊。EDFA 的應(yīng)用不僅解決了長途光纖傳輸損耗的放大問題，而且為光源的外調(diào)制、波分復(fù)用器件、色散補償元件等提供能量補償，這些網(wǎng)絡(luò)元件的應(yīng)用，又使得光傳輸系統(tǒng)的調(diào)制速率迅速提高，并促成了光3 / 119波分復(fù)用技術(shù)的實用化。第三階段（1989 年至今）：光纖數(shù)字系統(tǒng)由 PDH 向 SDH 過渡，傳輸速率進一步提高。由多模光纖轉(zhuǎn)向單模光纖，由短波長向長波長轉(zhuǎn)移。1977 年美國亞特蘭大的光纖市話局間中繼系統(tǒng)稱為世界上第一個光纖通信系統(tǒng)。各種速率的光纖通信系統(tǒng)如雨后春筍般在世界各地建立起來，顯示出光纖通信優(yōu)越的性能和強大的競爭力，并很快替代電纜通信，成為電信網(wǎng)中重要的傳輸手段。經(jīng)過科學(xué)家和工程技術(shù)人員的努力，很快在 1300nm 和 1500nm 波段分別實現(xiàn)了損耗為 。在這個時期，光線通信迅速由 850nm 波段轉(zhuǎn)向 1310nm 波段，由多模光纖傳輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)向單模光纖傳輸系統(tǒng)。到 1976 年，第一條速率為 。光纖的生產(chǎn)從帶寬較窄的階躍型折射率光纖轉(zhuǎn)向帶寬較大的漸變型折射率光纖；另外，光源的壽命不斷增加，光源和光檢測器件的性能也不斷改善。在 20 世紀 70 年代，光纖通信由起步到逐漸成熟，這首先表現(xiàn)為光纖的傳輸質(zhì)量大大提高，光纖的傳輸損耗逐年下降。光纖通信使用的波長在近紅外區(qū)，即波長 800～1800nm，可分為短波長波段（850nm）和長波長波段（1310nm 和 1550nm） ，這是目前所采用的三個通信窗口。1 / 119目 錄光纖通信系統(tǒng)簡介 ...............................................................2ZY12OFCOM13BG3 光纖通信原理實驗系統(tǒng)簡介 ........................................5光纖實驗箱使用注意事項 .........................................................9實驗一 半導(dǎo)體激光器 PI 特性測試實驗 ......................................10實驗二 發(fā)光二極管 PI 特性測試實驗 ........................................14實驗三 預(yù)失真補償實驗 ....................................................17實驗四 數(shù)字發(fā)送單元指標測試實驗 .........................................21實驗五 光電探測器特性測試實驗 ............................................25實驗六 數(shù)字接收單元指標測試實驗 ..........................................28實驗七 多模光纖衰減測試實驗 ..............................................32實驗八 單模光纖損耗測試實驗 ..............................................35實驗九 光無源器件特性測試實驗 ............................................38實驗十 光纖活動連接器損耗測試實驗 ........................................43實驗十一 模擬信號光纖傳輸實驗 ............................................46實驗十二 數(shù)字信號光纖傳輸實驗 ............................................49實驗十三 電話光纖傳輸系統(tǒng)實驗 ............................................52實驗十四 圖像光纖傳輸系統(tǒng)實驗 ............................................56實驗十五 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)接口碼型變換實驗 ................................59實驗十六 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)線路編譯碼實驗 ..................................63實驗十七 計算機數(shù)據(jù)光纖傳輸系統(tǒng)實驗 ......................................67實驗十八 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)綜合實驗 ........................................71實驗十九 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)性能測試實驗 ....................................74實驗二十 光纖通信系統(tǒng)的眼圖測試實驗 ......................................77實驗二十一 光纖通信網(wǎng)中的時分復(fù)用技術(shù)實驗 .................................81實驗二十二 光纖通信網(wǎng)中的光波分復(fù)用技術(shù)實驗 ..............................84實驗二十三 光纖通信系統(tǒng)綜合仿真實驗 ......................................87實驗二十四 簡易光功率計設(shè)計實驗 ..........................................90實驗二十五 CPLD 電路設(shè)計實驗 .............................................93附錄 I 光纖通信系統(tǒng)常用儀表簡介 ..............................................97附錄Ⅱ ZY12OFCOM13BG3 型光纖通信實驗箱各模塊引腳說明 ........................107附錄Ⅲ 無源器件簡介 .........................................................114附錄Ⅳ 英文縮寫及文字符號對照表 .............................................117附錄Ⅴ 參考書目 .............................................................1192 / 119光纖通信系統(tǒng)簡介光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱。光纖通信是以光波為載頻，以光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)的一種通信方式。光纖通信是人類通信史上一重大突破，現(xiàn)今的光纖通信已成為信息社會的神經(jīng)系統(tǒng)，其主要優(yōu)點是：光波頻率很高，光纖傳輸頻帶很寬，故傳輸容量很大，理論上可通過上億門話路或上萬套電視，可進行圖像、數(shù)據(jù)、傳真、控制、打印等多種業(yè)務(wù)；不受電磁干擾，保密性好，且不怕雷擊，可利用高壓電纜架空敷設(shè)，用于國防、鐵路、防爆等；耐高溫、高壓、抗腐蝕，不受潮，工作十分可靠；光纖材料來源豐富，可節(jié)約大量有色金屬（如銅、鋁） ，且直徑小、重量輕、可撓性好。1972～1973 年，在 850nm 波段，光纖的傳輸損耗已下降到2dB/km 左右；與此同時，光纖的帶寬不斷增加。光纖和光學(xué)器件的發(fā)展為光纖傳輸系統(tǒng)的誕生創(chuàng)造了有利條件。80 年代是光纖通信大發(fā)展的年代。通過理論分析和實踐摸索，人們發(fā)現(xiàn)，在較長波段光纖的損耗可以達到更小的值。同時，石英光纖在 1300nm 波段時色度色散為零，這就促使 1300nm 波段單模光纖通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展。光纖通信技術(shù)的發(fā)展，大致可以分為三個階段：第一階段（1970～1979 年）：光導(dǎo)纖維與半導(dǎo)體激光器的研制成功，使光纖通信進入實用化。第二階段（1979～1989 年）：光纖技術(shù)取得進一步突破，光纖損耗降至 下。數(shù)字系統(tǒng)的速率不斷提高，光纖連接技術(shù)與器件壽命問題都得到解決，光纖傳輸系統(tǒng)與光纜線路建設(shè)逐漸進入高速發(fā)展時期。1989 年摻鉺光纖放大器（EDFA）的問世給光纖通信技術(shù)帶來巨大變革。隨著我國國民經(jīng)濟建設(shè)的持續(xù)、快速發(fā)展，通信業(yè)務(wù)的種類越來越多，信息傳送的需求量也越來越大，我國光通信的產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)覆蓋了光纖傳輸設(shè)備、光纖與光纜、光器件以及各類施工、測試儀表與專用工具。一個實用的光纖通信系統(tǒng)，要配置各種功能的電路、設(shè)備和輔助設(shè)施才能投入運行。根據(jù)用戶需求、要傳送的業(yè)務(wù)種類和所采用傳送體制的技術(shù)水平等來確定具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖 01 給出了光纖通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，也可稱之為原理模型。其電/光和光/電變換的基本方式是直接強度調(diào)制和直接檢波。根據(jù)所使用的光波長、傳輸信號形式、傳輸光纖類型和光接收方式的不同，光纖通信系統(tǒng)可分成：（1）按光波長劃分可以分為短波長和長波長光纖通信系統(tǒng)類別 特點圖 01 光纖通信系統(tǒng)模型用戶接口電發(fā)射端機輸入接口光發(fā)端機用戶接口電接收端機輸出接口光收端機光纜 光纜光中繼器備用系統(tǒng)輔助系統(tǒng)4 / 119短波長光纖通信系統(tǒng) 工作波長：800nm～900nm；中繼距離：?10km長波長光纖通信系統(tǒng) 工作波長：1000nm～1600nm；中繼距離：100km超長波長光纖通信系統(tǒng) 工作波長：? 2022nm；中繼距離：?1000km；采用非石英光纖（2）按光纖特點劃分類別 特點多模光纖通信系統(tǒng) 傳輸容量：?100Mbit/s；傳輸損耗：較高單模光纖通信系統(tǒng) 傳輸容量：?140Mbit/s；傳輸損耗：較低（3）按傳輸信號形式劃分類別 特點數(shù)字光纖通信系統(tǒng) 傳輸信號：數(shù)字；抗干擾；可中繼模擬光纖通信系統(tǒng) 傳輸信號；模擬；短距離；成本低(4) 按光調(diào)制的方式劃分類別 特點強度調(diào)制直接檢測系統(tǒng) 簡單、經(jīng)濟、但通信容量受到限制外差光纖通信系統(tǒng) 技術(shù)難度大，傳輸容量大（5）其它類別 特點相干光纖通信系統(tǒng) 光接收靈敏度高；光頻率選擇性好；設(shè)備復(fù)雜光波分復(fù)用通信系統(tǒng) 一根光纖中傳送多個單/雙向波長；超大容量，經(jīng)濟效益好光時分復(fù)用通信系統(tǒng) 可實現(xiàn)超高速傳輸；技術(shù)先進全光通信系統(tǒng) 傳送過程無光電變換；具有光交換功能；通信質(zhì)量高副截波復(fù)用光纖通信系統(tǒng) 數(shù)模混傳；頻帶寬，成本低；對光源線性度要求高光孤子通信系統(tǒng) 傳輸速率高，中繼距離長；設(shè)計復(fù)雜量子光通信系統(tǒng) 量子信息論在光通信中的應(yīng)用 5 / 119ZY12OFCom13BG3 光纖通信原理實驗系統(tǒng)簡介本套實驗系統(tǒng)實驗箱是為配合《光纖通信》課程的理論教學(xué)，結(jié)合目前光纖通信工程技術(shù)最新進展，為了提高大專院校學(xué)生實際操作和動手能力而研制開發(fā)的。其印刷電路板布局圖如圖 03 所示，每個模塊均留出了關(guān)鍵的測試孔和測試鉤，利于客戶連線做系統(tǒng)實驗以及測試用。光發(fā)送模塊：實現(xiàn)各種信號的光傳輸。預(yù)失真補償模塊：對信號進行預(yù)失真補償；語音信號處理模塊：提供語音信號輸入輸出及放大處理功能。模擬信號源模塊：產(chǎn)生正弦波、三角波，頻率在 14Hz 至 300KHz 之間連續(xù)可調(diào)；幅度在 0V 至 5V 之間連續(xù)可調(diào)。數(shù)字信號源模塊：產(chǎn)生 24 偽隨機碼、位同步碼、幀同步碼。PCM 編譯碼模塊：實驗 PCM 編譯碼功能。1HDB 3編譯碼模塊：實現(xiàn) HDB3 編譯碼功能。客戶可以通過上述十二個模塊以及相應(yīng)的配件，靈活組成各種不同光纖通信系統(tǒng)，如：850nm 波長光纖通信系統(tǒng)、1310nm 波長光纖通信系統(tǒng)、1550nm 波長光纖通信系統(tǒng)；同時也可以組