光纖通信實驗一

1、實 驗 報 告課程名稱 無源光實驗 實驗項目 實驗1.1、實驗1.2、實驗1.3、 實驗1.4、實驗1.5 第一部分 無源光實驗實驗1.1 單模光纖特性測量一、 實驗?zāi)康?、 能夠熟練測量光的特性2、 掌握單模光纖特性二、 實驗儀器1、 ZH7002型光纖通信多功能綜合實驗系統(tǒng)一臺2、 光功率計 一臺3、單模光纖跳線 一根三、 實驗原理光纖是光波的傳輸媒質(zhì)，按光纖中傳輸模式的多少，光纖可分為多模光纖和單模光纖兩類。在單模光纖中只能傳輸一個模式，多模光纖則能承載成百上千個模式。一般的光纖通信系統(tǒng)中，對光纖的要求為：（1）低傳輸損耗；（2）高帶寬和高數(shù)據(jù)傳輸速率；（3）與系統(tǒng)元件（光源、光檢測器等

2、）的耦合損耗低；（4）高的機械穩(wěn)定性；（5）在工作條件下光和機械性能的退化慢；（6）容易制造。單模光纖的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和各組成部分的作用與多模光纖是類似的，它們的不同之處在于：單模光纖有模場直徑和截止波長兩個特殊參數(shù)。單模光纖的典型幾何參數(shù)如表1所示。表1 單模光纖的典型幾何參數(shù)參 數(shù)指 標模場直徑，m（8.610.5）0.7包層直徑，m1251芯包層同心度誤差，m0.8包層不圓度，2單模光纖以其損耗低、頻帶寬、容量大、成本低、易于擴容等優(yōu)點，作為一種理想的信息傳輸介質(zhì)，得到了廣泛的應(yīng)用。四、 實驗步驟準備工作：將實驗箱左上端的跳線開關(guān)KE01和KJ02都設(shè)置在“5B6B”工作方式下（右端：23）

3、，將5B6B編碼模塊中的輸入數(shù)據(jù)選擇開關(guān)KB01設(shè)置在“m序列”工作方式（右端：23），KX02設(shè)置在“正?！蔽恢?；用發(fā)送波長為1310nm和1550nm的光纖發(fā)送器作為光源；并準備好尾纖，為保證測試精度，測量前先用酒精棉將光纖頭清潔一下。1、 彎曲損耗測量(1) 將單模光纖跳線的一端接入光纖收發(fā)模塊中激光收發(fā)器UE01的發(fā)送端，然后用光功率計測量該光源的光功率并記錄結(jié)果。 1310nm：-8.06dBm 1550nm：-3.48dBm(2) 人為地抖動跳線，定量地觀察光功率值的波動范圍。（為什么變化比較??？） 1310nm：-8.03dBm-8.12dBm 1550nm：-3.61dBm-3

4、.89dBm 因為光纖具有高機械穩(wěn)定性。2、 不同波長（1310nm與1550nm）的光信號在光纖中衰減量的測量（連接方法可參考圖1.2）圖1.2 跳線連接示意圖(1) 將跳線的一端接到光發(fā)送波長為1310nm的激光發(fā)送器的輸出端，用光功率計測出該點的光功率，在此跳線的另一端通過連接器再接入一根跳線，測光功率，計算出差值。（注：此差值中包含有連接器的損耗） =-8.11dBm =-8.79dBm =0.68dBm(2) 將跳線的一端接到光發(fā)送波長為1550nm的激光發(fā)送器的輸出端，用光功率計測出該點的光功率，在此跳線的另一端通過連接器再接入跳線，測光功率，計算出差值。（注：此差值中包含有連接器

5、的損耗） =-2.98dBm =-3.61dBm =0.63dBm(3) 將和進行作比較。 = 五、 實驗報告分析總結(jié)各項測量結(jié)果。(1) 彎曲損耗測量 人為地抖動跳線，定量地觀察光功率值的波動范圍。（為什么變化比較??？） 1310nm：-8.03dBm-8.12dBm 1550nm：-3.61dBm-3.89dBm 因為光纖具有高機械穩(wěn)定性。通過比較得出繞城圈直徑越小衰耗越大。(2) 不同波長的光信號在光纖中衰減量的測量單模光纖時頻率的差異不會對傳輸產(chǎn)生多大影響，可以在多模光纖下進行識別。 實驗1.2 多模光纖特性測量一、 實驗?zāi)康?、 能夠熟練測量光的特性2、 掌握多模光纖特性二、 實驗儀

6、器1、 ZH7002型光纖通信多功能綜合實驗系統(tǒng) 一臺2、 光功率計 一臺3、多模光纖跳線 一根三、 實驗原理多模光纖：中心玻璃芯較粗(50或62.5m)，耦合入光纖的光功率較大，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，每一種模式到達光纖終端的時間先后不同，造成了脈沖的展寬，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。除此之外，多模光纖彎曲損耗比較大。多模光纖的典型幾何參數(shù)，如表2所示。表2 50125多模光纖典型幾何參數(shù)參 數(shù)指 數(shù)芯徑，m50.02.5包層直徑，m125.02.0芯不圓度，6芯包層同心度誤差，m1.5包層不圓度，2

7、四、 實驗步驟準備工作：將實驗箱左上端的跳線開關(guān)KE01和KJ02都設(shè)置為“5B6B”工作方式（右端：23），將5B6B編碼模塊中的輸入數(shù)據(jù)選擇開關(guān)KB01設(shè)置為“m序列”（右端：23），KX02設(shè)置在“正?！蔽恢?。準備好多模光纖跳線。1、 彎曲損耗測量(3) 將跳線的一頭接入光收發(fā)模塊中激光收發(fā)器UE01的發(fā)送端，用光功率計在跳線另一頭測光功率，記錄測量結(jié)果。 0.92dBm(4) 人為地抖動跳線，定性的觀察光功率值的波動范圍。（為什么變化較大？） 0.81dBm0.93dBm 因為多模光纖中心玻璃心粗，模間色散較大，穩(wěn)定性不高，彎曲損耗大。2、 不同波長（1310nm與1550nm）的光信

8、號在跳線中衰減量的測量(1) 將跳線的一端接到光發(fā)送波長為1310nm的激光發(fā)送器的輸出端，并用光功率計測出該點的光功率，在此跳線的另一端通過連接器再接入一根多模光纖跳線，然后再測光功率，計算出差值。（此差值包含有光通過連接器的損耗） =0.93dBm =0.96dBm =-0.03dBm(2) 將跳線的一端接到光發(fā)送波長為1550nm處，并用光功率計測出該點的光功率，在此跳線的另一端通過連接器再接入一根多模光纖跳線，然后再測試光功率，計算出差值。（此差值包含有光通過連接器的損耗） =-2.03dBm =-1.97dBm =-0.06dBm(3) 將和進行作比較。 = 3、 多模光纖與單模光纖

9、串接性能測試(1) 將激光收發(fā)器UE01的發(fā)送端作為光源，先接入一根單模光纖跳線，用光功率計測出光功率，并記錄測量結(jié)果，然后在這根單模光纖跳線的另一頭通過連接器再接上一根多模光纖跳線，在多模光纖跳線的另一端測出的光功率。 1310nm： =-10.51dBm =-51.12dBm 1550nm： =-2.24dBm =-50.84dBm (2) 同理，將激光收發(fā)器UE01的發(fā)送端作為光源，先接入一根多模光纖跳線，這時用光功率計測出光功率，并記錄，然后用連接器連上一根單模光纖，再用光功率計測出該端的光功率。1310nm： =0.98dBm =-7.95dBm1550nm： =-1.94dBm =

10、-5.22dBm(3) 將（1）、（2）步驟中各對應(yīng)點的值作比較，分析原因。五、 實驗報告分析總結(jié)各項測量結(jié)果。1.人為抖動跳線時，由于是多模光纖，中心玻璃芯粗，摸間色散較大，穩(wěn)定性不高，彎曲損耗大，所繞圈數(shù)越多，衰耗越大。2.多模光纖由于色散較大，造成脈沖的展寬，限制了傳輸數(shù)字信號的頻率。3.對于傳輸來說單模光纖要比多模光纖好太多，單模光纖的損耗很小，只要通過多模傳輸?shù)臄?shù)字信號，其信號功率都有降低。 實驗1.3 光連接器和跳線特性測量一、 實驗?zāi)康?、 理解光連接器和光纖跳線器的各種特性2、 熟悉光連接器和光纖跳線器的應(yīng)用方法二、 實驗儀器ZH7002型光纖通信多功能綜合實驗系統(tǒng) 一臺光功率

11、計 一臺光纖跳線、連接器 三、 實驗步驟準備工作：將實驗箱左上端的跳線開關(guān)KE01和KJ02都設(shè)置在“5B6B”工作方式下（右端：23），將5B6B編碼模塊中的輸入數(shù)據(jù)選擇開關(guān)KB01設(shè)置在“m序列”工作方式（右端：23），KX02設(shè)置在“正?！蔽恢茫环謩e以發(fā)送波長為1310nm和1550nm的兩個激光收發(fā)器的發(fā)送端作為光源。按圖3.1連接好測試設(shè)備，連接跳線、連接器和光無源器件時注意定位銷方向。一般插入損耗測量：(1) 用光功率計測量波長為1310nm的光源經(jīng)跳線輸出，在“a”點的光功率；然后將此跳線接光功率計的一端接入連接器的輸入端口，在連接器的另一端再接一根跳線，用光功率計測量經(jīng)一對光連

12、接器和光纖跳線器輸出在“b”點光功率，記錄測量結(jié)果，填入表格，計算一對光連接器和光纖跳線器插入損耗值。(2) 可以在“b”點之后，再接入一對光連接器和光纖跳線器，測量輸出“c”點光功率，觀測大致的誤差偏離值。 1310nm：輸入功率（dBm）輸出功率（dBm）插入損耗（dB）：-5.56：-5.78 0.22：-5.56：-5.94 0.38 1550nm：輸入功率（dBm）輸出功率（dBm）插入損耗（dB）：-3.01：-3.10 0.09：-3.01：-3.25 0.24 四、 實驗報告 分析總結(jié)實驗數(shù)據(jù)。 一個連接器的損耗大概是0.20dBm 實驗1.4 光分路器性能測試實驗一、 實驗?zāi)?/p>

13、的1、 使學(xué)生深入了解光分路器的各種特性及指標特點2、 熟悉光分路器的應(yīng)用方法二、 實驗儀器ZH7002型光纖通信多功能綜合實驗系統(tǒng) 一臺光功率計一臺光分路器 一個三、 實驗步驟準備工作：將實驗箱左上端的跳線開關(guān)KE01和KJ02都設(shè)置在“5B6B”工作方式下（右端：23），將5B6B編碼模塊中的輸入數(shù)據(jù)選擇開關(guān)KB01設(shè)置在“m序列”工作方式（右端：23），KX02設(shè)置在“正常”位置；用發(fā)送波長為1310nm和1550nm的光纖發(fā)送器作為光源。按圖4.1連接好測試設(shè)備，連接跳線、連接器和光無源器件時注意定位銷方向。 1.b支路插入損耗測量用光功率計測量發(fā)送波長為1310nm的激光發(fā)送器經(jīng)跳線

14、輸出在“a”點的光功率，然后將信號接入光分路器的輸入端口；用光功率計測量在b支路“b”點的光功率。記錄測量結(jié)果，填入表格，計算光分路器主支路的插入損耗值。輸入功率（dBm）輸出功率（dBm）插入損耗（dB）：-5.84：-9.3 3.462.分光比測量在上述測量條件下，測量c支路“c”點光功率。記錄測量結(jié)果，填入表格，計算光分路器的分光比。輸出功率（dBm）總輸出功率（dBm）計算分光比（%）：-9.3：-9.3 約50%：-9.27 約50%3.波長特性測量將測量光源的光發(fā)送波長改變?yōu)?550nm，重復(fù)上述第1和第2實驗步驟。記錄測量結(jié)果，填入表格，分析1310nm波長分路器使用在其它波長時

15、的測量結(jié)果。輸入功率（dBm）輸出功率（dBm）插入損耗（dB）：-3.51：-4.49 0.98輸出功率（dBm）總輸出功率（dBm）計算分光比（%）：-4.49：-4.49 約50%：-10.29 約50%1.反向特性測量在分另路器的b點加入波長為1310nm的激光，然后在a，c兩點用光功率計測量光功率。記錄測量結(jié)果，分析測量現(xiàn)象。c點功率 P=-47.71dBm a點功率 P=-8.67dBm四、 實驗報告分析總結(jié)各項測量結(jié)果。1.波長特性測量通過比較，1310nm波長的分路器使用在其他波長時為均勻分配，且損耗較大，在本波長時為1：4分配2.反向特性測量通過比較，C點的功率值仍為A點的1

16、/4，和上述測試的實驗結(jié)果相吻合 實驗1.5 光可變衰減器性能測試實驗一、 實驗?zāi)康?、 使學(xué)生深入了解光可變衰減器的各種特性2、 熟悉光可變衰減器的應(yīng)用方法二、 實驗儀器ZH7002型光纖通信多功能綜合實驗系統(tǒng)一臺光功率計一臺可變光衰減器 一個三、 實驗原理光衰減器可按要求將光信號能量進行預(yù)定量的衰減，主要用于吸收或反射掉系統(tǒng)中無用的光能量，以此來評估系統(tǒng)的損耗或系統(tǒng)測試技術(shù)。光衰減器的分類方法有很多。按光信號傳輸方式，可分為：單模光衰減器和多模光衰減器；按光衰減的變化方式，可分為：固定光衰減器和可變光衰減器；按光信號的接口方式，可分為：尾纖式光衰減器、轉(zhuǎn)換器式光衰減器和變換器式光衰減器；按

17、衰減器衰減光功率的工作機理，可分為：耦合型光衰減器、反射型光衰減器和吸收型光衰減器。表征光衰減器特性的參數(shù)主要有：插入損耗、衰減量范圍、衰減精度、工作波長和工作溫度等。(1) 插入損耗插入損耗是指從輸出端測得的光功率（）與輸入端光功率（）的比的分貝數(shù)，表示為：(2) 衰減量范圍對固定光衰減器而言，衰減量就是插入損耗，對可變光衰減器，衰減量有一個范圍，因此它有衰減量范圍和插入損耗兩個性能指標。(3) 衰減精度對一定衰減量所產(chǎn)生的最大誤差。(4) 工作波長和工作溫度光衰減器的衰減量與光的波長有關(guān)，也與光衰減器的工作溫度有關(guān)。四、 實驗步驟準備工作：將實驗箱左上端的跳線開關(guān)KE01和KJ02都設(shè)置在

18、“5B6B”工作方式下（右端：23），將5B6B編碼模塊中的輸入數(shù)據(jù)選擇開關(guān)KB01設(shè)置在“m序列”工作方式（右端：23），KX02設(shè)置在“正常”位置；以發(fā)送波長分別為1310nm和1550nm的激光發(fā)送器作為光源。按圖5.1連接好測試設(shè)備，連接跳線、連接器和光無源器件時注意定位銷方向。1、 最小衰減量測量(1) 首先將光可變衰減器的衰減量調(diào)整至最?。▽⒖勺兯p器的調(diào)節(jié)螺扣朝里旋轉(zhuǎn)，至擰不動為止）。(2) 用光功率計測量激光收發(fā)器發(fā)送波長為1310nm的光源經(jīng)跳線輸出在“a”點的光功率，并記錄測量結(jié)果。(3) 將跳線的另一頭（“a”頭）接入光可變衰減器的輸入端口，在可變衰減器的另一頭再接入一根跳線。用光功率計測量經(jīng)光可變衰減器和光纖跳線輸出在“b”點光功率。記錄測量