光釬通信實(shí)驗(yàn)

1、0實(shí)驗(yàn)二 光纖活動(dòng)連接器認(rèn)知及性能測(cè)試（選）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、認(rèn)知光纖活動(dòng)連接器（法蘭盤(pán)）。2、了解光纖活動(dòng)連接器在光纖通信系統(tǒng)中的作用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、認(rèn)識(shí)和了解光纖活動(dòng)連接器及其作用。2、測(cè)量光纖活動(dòng)連接器的插入損耗。三、實(shí)驗(yàn)器材1、 主控&信號(hào)源、25號(hào)模塊 各1塊2、 23號(hào)模塊（光功率計(jì)） 1塊3、 連接線 若干4、 光纖跳線 2根5、 光纖活動(dòng)連接器（法蘭盤(pán)） 1個(gè)四、實(shí)驗(yàn)原理光纖活動(dòng)連接器即光纖適配器，又叫法蘭盤(pán)，是光纖傳輸系統(tǒng)中光通路的基礎(chǔ)部件，是光纖系統(tǒng)中必不可少的光無(wú)源器件。它能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中設(shè)備之間、設(shè)備與儀表之間，設(shè)備與光纖之間以及光纖與光纖之間的活動(dòng)連接，以便于系統(tǒng)

2、接續(xù)、測(cè)試、維護(hù)。它用于光纖與光纖之間進(jìn)行可拆卸（活動(dòng)）連接的器件。它是把光纖的兩個(gè)端面精密對(duì)接起來(lái)，以使發(fā)射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去，并使由于其介入光鏈路而對(duì)系統(tǒng)造成的影響減到最小。目前，光纖通信對(duì)活動(dòng)連接器的基本要求是：插入損耗小，受周?chē)h(huán)境變化的影響??；易于連接和拆卸；重復(fù)性、互換性好；可靠性高，價(jià)格低廉。光纖通信使用的光連接器按纖芯插針、插孔的數(shù)目不同分有單芯活動(dòng)連接器和多芯活動(dòng)連接器兩類(lèi)；單芯活動(dòng)連接器的基本結(jié)構(gòu)是插針和插孔。由光纖連接損耗的計(jì)算可知，影響損耗的主要外在因素是相互連接的兩根光纖的纖芯之間的錯(cuò)位和傾斜，所以在連接器的結(jié)構(gòu)中，要求插針中的纖芯與插孔有

3、很高的同心度，相連的兩根插針在插孔中能精確的對(duì)準(zhǔn)。光連接器的類(lèi)型有FC 、SC 、ST等，主要根據(jù)散件的形狀來(lái)區(qū)分。FC：螺紋連接，旋轉(zhuǎn)鎖緊；SC：軸向插撥矩形外殼結(jié)構(gòu)，卡口鎖緊；ST：彈簧帶鍵卡口結(jié)構(gòu)，卡口旋轉(zhuǎn)鎖緊。各連接器插針套管的端面也可研磨拋光成平面、凸球面及一定角度面，此時(shí)根據(jù)插針套管的端面研磨的形狀區(qū)分又可以分為PC、UPC、APC。PC：平面；UPC：球面；APC：8度面。例如FC/PC型即為:螺紋連接，插針套管截面為平面的連接器。如圖1為FC/APC型單模光纖活動(dòng)連接器。圖1 FC/APC型單模光纖活動(dòng)連接器1. FC型活動(dòng)連接器FC型（平面對(duì)接型）光連接器。這種連接器插入損耗

4、小，重復(fù)性、互換性和環(huán)境可靠性都能滿足光纖通信系統(tǒng)的要求，是目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的類(lèi)型。FC型連接器結(jié)構(gòu)采用插頭轉(zhuǎn)接器插頭的螺旋耦合方式。兩插針套管互相對(duì)接，對(duì)接套管端面拋磨成平面，外套一個(gè)彈性對(duì)中套筒，使其壓緊并且精確對(duì)中定位。FC型光連接器制造中的主要工藝是高精度插針套管和對(duì)中套筒的加工。高精度插針套管有毛細(xì)管型、陶瓷整體型和模塑型三種典型結(jié)構(gòu)。對(duì)中套筒是保證插針套管精確對(duì)準(zhǔn)的定位機(jī)構(gòu)。FC型單模光纖連接器一般地分螺旋耦合型和卡口耦合型兩種。FC型單模光纖連接器所連接的兩根光纖端面是平面對(duì)接，端面間的空氣氣隙會(huì)產(chǎn)生菲涅爾反射。反射光反射到激光器會(huì)引起額外的噪聲和波形失真，而端面間的多次反射還會(huì)

5、引起插入損耗的增加。2. SC型光纖連接器SC型（矩形）光纖連接器。SC型矩形光纖連接器采用新型的直插式耦合裝置，只需軸向插拔，不用旋轉(zhuǎn)，可自鎖和開(kāi)啟，裝卸方便。它體積小，不需旋轉(zhuǎn)空間，能滿足高密封裝的要求。它的外殼是矩形的，采用模塑工藝，用增強(qiáng)的PBT的內(nèi)注模玻璃制造。插針套管是氧化鋯整體型，將其端面研磨成凸球面。插針體尾入口是錐形的，以便光纖插入到套管內(nèi)。SC型矩形連接器的裝配一般分：選擇套管、光纖處理、光連接器與光纖的連接、套管端面處理等各步驟。3. ST型光纖連接器ST型連接器是一種卡口式的連接器，它采用帶鍵的卡口式緊鎖機(jī)構(gòu)，確保每次連接均能準(zhǔn)確對(duì)中。插針直徑為2.5mm，其材料可為陶

6、瓷或金屬。它可在現(xiàn)場(chǎng)安裝，也可在工廠預(yù)裝成光纖組件。目前ST型活動(dòng)連接器的插入損耗典型值為0.3dB，最大值為0.5dB；其后向反射損耗在一般情況下為-31dB，但在端面作精細(xì)處理后，可-40dB。圖2列出了幾種常見(jiàn)法蘭類(lèi)型。圖2 幾種常見(jiàn)法蘭類(lèi)型單模光纖連接器產(chǎn)品，一般地應(yīng)標(biāo)明連接器名稱(chēng)、型號(hào)、接光纖類(lèi)型、工作波長(zhǎng)、光纖尺寸、光纖根數(shù)、首次使用插入損耗、溫度范圍、耦合方式（螺旋、卡口、插拔式）以及端面處理、裝配方式等等。光纖活動(dòng)連接器插入損耗是指光纖中的光信號(hào)通過(guò)活動(dòng)連接器之后，其輸出光功率相對(duì)輸入光功率的分貝數(shù)，計(jì)算公式為：IL10lg（P0/P1）其中P0為輸入端的光功率，P1為輸出端的

7、光功率，功率單位W。設(shè)備自帶的功率計(jì)組成架構(gòu)圖插入損耗實(shí)驗(yàn)測(cè)試框圖a插入損耗實(shí)驗(yàn)測(cè)試框圖b光纖活動(dòng)連接器的插入損耗越小越好。光纖活動(dòng)連接器插入損耗測(cè)試方法為：如上述實(shí)驗(yàn)測(cè)試框圖所示，（圖b）向光發(fā)端機(jī)的數(shù)字驅(qū)動(dòng)電路送入一偽隨機(jī)信號(hào)，保持注入電流恒定。將活動(dòng)連接器連接在光發(fā)機(jī)與光功率計(jì)之間，記下此時(shí)的光功率P1；（圖a）取下活動(dòng)連接器，再測(cè)此時(shí)的光功率，記為P0，將P0、P1代入公式即可計(jì)算出其插入損耗。五、注意事項(xiàng)1、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中切勿將光纖端面對(duì)著人，切勿帶電進(jìn)行光纖的連接。2、不要帶電插拔信號(hào)連接導(dǎo)線。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、系統(tǒng)關(guān)電，依次按下面說(shuō)明進(jìn)行連線。（1）用連接線將主控信號(hào)源模塊的PN，連

8、接至25號(hào)模塊的TH2數(shù)字輸入端。（2）用光纖跳線連接25號(hào)模塊的光發(fā)端口和光收端口，此過(guò)程是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，經(jīng)光纖跳線傳輸后再將光信號(hào)還原為電信號(hào)。注意，連接光纖跳線時(shí)需定位銷(xiāo)口方向且操作小心仔細(xì)，切勿損傷光纖跳線或光收發(fā)端口。（3）用同軸連接線將25號(hào)模塊的P4光探測(cè)器輸出端，連接至23號(hào)模塊的P1光探測(cè)器輸入端。此時(shí)是用于光功率計(jì)單元測(cè)量未加入光纖活動(dòng)連接器時(shí)的光發(fā)射機(jī)輸出光功率。2、設(shè)置25號(hào)模塊的功能初狀態(tài)。（1）將收發(fā)模式選擇開(kāi)關(guān)S3撥至“數(shù)字”，即選擇數(shù)字信號(hào)光調(diào)制傳輸。（2）將撥碼開(kāi)關(guān)J1撥至“ON”，即連接激光器；撥碼開(kāi)關(guān)APC此時(shí)選擇“ON”或“OFF”都可，即APC

9、功能可根據(jù)需要隨意選擇。（3）將功能選擇開(kāi)關(guān)S1撥至“光功率計(jì)”，即選擇光功率計(jì)測(cè)量功能。3、進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和觀測(cè)。（1）打開(kāi)系統(tǒng)和23號(hào)、25號(hào)模塊的電源開(kāi)關(guān)。（2）設(shè)置主控&信號(hào)源模塊的【主菜單】，選擇【光功率計(jì)】；可以通過(guò)選擇和單擊“選擇/確認(rèn)”多功能旋鈕，切換功率計(jì)的測(cè)量波長(zhǎng)；根據(jù)實(shí)際使用的光收發(fā)模塊的波長(zhǎng)類(lèi)型，選擇波長(zhǎng)【1310nm】或【1550nm】。（3）適當(dāng)調(diào)節(jié)25號(hào)模塊的W4輸出光功率大小旋鈕，記錄當(dāng)前輸出功率值P1。（4）關(guān)電，在25號(hào)模塊的光發(fā)端口和光收端口之間加入光纖活動(dòng)連接器。具體操作方法為：先拆除光纖跳線與光接收端口的連接，然后將此光纖跳線與待測(cè)光纖活動(dòng)連接器

10、的一端連接，最后用另一根光纖跳線將待測(cè)光纖活動(dòng)連接器的另一端與25號(hào)模塊的光收端口連接即可。（5）再開(kāi)電，選擇菜單功能以及功率計(jì)波長(zhǎng)，記錄此時(shí)功率值P2。（6）光纖活動(dòng)連接器的插入損耗=P1-P2。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、記錄光纖活動(dòng)連接器的插入損耗。實(shí)驗(yàn)七 光衰減器認(rèn)知及性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)（選）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、認(rèn)知光衰減器和了解其工作原理。2、了解和熟悉光衰減器的性能以及使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、了解光衰減器的原理和應(yīng)用。2、測(cè)量固定或可變衰減器的衰減量。三、實(shí)驗(yàn)器材1、 主控&信號(hào)源、25號(hào)模塊 各1塊2、 23號(hào)模塊（光功率計(jì)） 1塊3、 光纖跳線 2根4、 連接線 若干5、 光衰減器（固定或

11、可變） 1個(gè)四、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖光功率計(jì)組成框圖未加衰減器的光發(fā)射功率測(cè)量框圖加入衰減器的光發(fā)射功率測(cè)量框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)主要測(cè)量光衰減器對(duì)系統(tǒng)功率衰減情況，從而了解光衰減器的基本參數(shù)性能。從光功率組成框圖中可看出，系統(tǒng)自帶的功率計(jì)由三部分組成，前端的光電轉(zhuǎn)換，中間的功率參數(shù)計(jì)算，末端的功率值顯示。實(shí)驗(yàn)時(shí)先觀測(cè)未加入光衰減器的光發(fā)功率值P1，再觀測(cè)加入衰減器后的功率值P2，從而計(jì)算衰減器實(shí)際衰減值=P2-P1。需要注意的是，在測(cè)量過(guò)程中注意根據(jù)所使用的光發(fā)射波長(zhǎng)選擇對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的光功率計(jì)，連接光纖跳線時(shí)需關(guān)電并且小心操作。3、光衰減器認(rèn)知及應(yīng)用光衰減器時(shí)用于對(duì)光功率進(jìn)行衰減的器件，

12、主要用于光纖系統(tǒng)的指標(biāo)測(cè)量、短距離通信系統(tǒng)的信號(hào)衰減以及系統(tǒng)試驗(yàn)等場(chǎng)合。光衰減器要求重量輕、體積小、精度高、穩(wěn)定性好、使用方便等。根據(jù)衰減量是否變化，可以固定衰減器和可變衰減器。根據(jù)光信號(hào)在光纖傳輸過(guò)程中可能因散射、吸收以及彎曲等條件出現(xiàn)損耗，可以通過(guò)多種原理完成光衰減器的制作。比如采用空氣隔離技術(shù)，在光纖之間加入一定厚度的衰減片制作法蘭式固定衰減器；采用位移錯(cuò)位技術(shù)，將兩根光纖的纖芯進(jìn)行微量平移錯(cuò)位達(dá)到功耗效果，制作連接器式固定衰減器；采用衰減光纖技術(shù)，在纖芯內(nèi)參雜金屬離子，制作陰陽(yáng)式固定衰減器；采用吸收玻璃法，利用經(jīng)光學(xué)拋光的中性吸收玻璃片，制作固定或可變衰減器；除了上述機(jī)械式方法完成衰減

13、的可調(diào)性以外，還可以采用固態(tài)光衰減技術(shù)進(jìn)行制作衰減器。光衰減器有幾個(gè)特性：衰減量和插入損耗、衰減精度、回波損耗。固定衰減器的衰減量指標(biāo)實(shí)際上就是其插入損耗，二可變衰減器除了衰減量還有單獨(dú)的插入損耗指標(biāo)，搞質(zhì)量的插損在1.0dB以下，一般情況下普通可變衰減器的該指標(biāo)小于2.5dB即可使用；衰減精度取決于精密加工程度，精度越高價(jià)格相對(duì)越高；光衰減器的回波損耗是指入射到光衰減器中的光能量和衰減器中沿入射光路反射出的光能量之比。五、注意事項(xiàng)1、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中切勿將光纖端面對(duì)著人，切勿帶電進(jìn)行光纖的連接。2、不要帶電插拔信號(hào)連接導(dǎo)線。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、系統(tǒng)關(guān)電，參考測(cè)量原理框圖，依次按下面說(shuō)明進(jìn)行連線。（1

14、）用連接線將主控信號(hào)源模塊的PN序列，連接至25號(hào)模塊的TH2數(shù)字輸入端。（2）用光纖跳線連接25號(hào)模塊的光發(fā)端口和光收端口，此過(guò)程是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，經(jīng)光纖跳線傳輸后再將光信號(hào)還原為電信號(hào)。注意，連接光纖跳線時(shí)需定位銷(xiāo)口方向且操作小心仔細(xì)，切勿損傷光纖跳線或光收發(fā)端口。（3）用同軸連接線將25號(hào)模塊的P4光探測(cè)器輸出端，連接至23號(hào)模塊的P1光探測(cè)器輸入端。此時(shí)是用于光功率計(jì)單元測(cè)量未加入衰減器的光發(fā)射機(jī)輸出光功率。2、設(shè)置25號(hào)模塊的功能初狀態(tài)。（1）將收發(fā)模式選擇開(kāi)關(guān)S3撥至“數(shù)字”，即選擇數(shù)字信號(hào)光調(diào)制傳輸。（2）將撥碼開(kāi)關(guān)J1撥至“ON”，即連接激光器；撥碼開(kāi)關(guān)APC此時(shí)選擇“O

15、N”或“OFF”都可，即APC功能可根據(jù)需要隨意選擇。（3）將功能選擇開(kāi)關(guān)S1撥至“光功率計(jì)”，即選擇光功率計(jì)測(cè)量功能。3、進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和觀測(cè)。（1）打開(kāi)系統(tǒng)和23號(hào)、25號(hào)模塊的電源開(kāi)關(guān)。（2）設(shè)置主控&信號(hào)源模塊的主菜單，選擇【光功率計(jì)】；可以通過(guò)選擇和單擊“選擇/確認(rèn)”多功能旋鈕，切換功率計(jì)的測(cè)量波長(zhǎng)；根據(jù)實(shí)際使用的光收發(fā)模塊的波長(zhǎng)類(lèi)型，選擇波長(zhǎng)【1310nm】或【1550nm】。（3）適當(dāng)調(diào)節(jié)25號(hào)模塊的W4輸出光功率大小旋鈕，記錄當(dāng)前輸出功率值P1。（4）關(guān)電，參考測(cè)試框圖在25號(hào)模塊的光發(fā)端口和光收端口之間加入光衰減器。具體操作方法為：先拆除光纖跳線與光接收端口的連接，然后

16、將此光纖跳線與待測(cè)光衰減器的一端連接，最后用另一根光纖跳線將待測(cè)光衰減器的另一端與25號(hào)模塊的光收端口連接即可。（5）再開(kāi)電，選擇菜單功能以及功率計(jì)波長(zhǎng)，記錄此時(shí)功率值P2。（6）對(duì)于固定衰減器來(lái)說(shuō)，其衰減量=P1-P2。對(duì)于可調(diào)衰減器來(lái)說(shuō)，可以適當(dāng)改變不同的衰減量，記錄數(shù)據(jù)并填入下表。輸入功率Pin（dBm）輸入功率Pin(w)輸出功率Pout（dBm）輸出功率Pout(w)衰減值七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行誤差分析。實(shí)驗(yàn)十二 光發(fā)射機(jī)消光比測(cè)試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解數(shù)字光發(fā)射機(jī)的消光比的指標(biāo)要求。2、掌握數(shù)字光發(fā)射機(jī)的消光比的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)器材1、 主控&信號(hào)源模塊、2

17、號(hào)、25號(hào)模塊 各一塊2、 23號(hào)模塊（光功率計(jì)） 一塊3、 FC/PC型光纖跳線、連接線 若干三、實(shí)驗(yàn)原理消光比定義為：。式中P00是光發(fā)射機(jī)輸入全“0”時(shí)輸出的平均光功率即無(wú)輸入信號(hào)時(shí)的輸出光功率。P11是光發(fā)射機(jī)輸入全“1”時(shí)輸出的平均光功率。從激光器的注入電流（I）和輸出功率（P）的關(guān)系，即P-I特性可以清楚地看出消光比的物理概念，如下圖所示。由圖可知，當(dāng)輸入信號(hào)為“0”時(shí)，光源的輸出光功率為P00,它將由直流偏置電流Ib來(lái)確定。無(wú)信號(hào)時(shí)光源輸出的光功率對(duì)接收機(jī)來(lái)說(shuō)是一種噪聲，將降低光接收機(jī)的靈敏度。所以從接收機(jī)角度考慮，希望消光比越小越好。但是，應(yīng)該指出，當(dāng)Ib減小時(shí)，光源的輸出功率

18、將降低，光源的譜線寬度增加，同時(shí)，還會(huì)對(duì)光源的其它特性產(chǎn)生不良影響，因此，必須全面考慮Ib的影響，一般取Ib=(0.70.9)Ith(Ith為激光器的閾值電流)。在此范圍內(nèi)，能比較好地處理消光比與其它指標(biāo)之間的矛盾。考慮各種因素的影響，一般要求發(fā)送機(jī)的消光比不超過(guò)0.1。在光源為L(zhǎng)ED的條件下，一般不考慮消光比，因?yàn)樗患又绷髌秒娏鱅b，電信號(hào)直接加到LED上，無(wú)輸入信號(hào)時(shí)的輸出功率為零。因此，只有以LD作光源的光發(fā)射機(jī)才要求測(cè)試消光比。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、關(guān)閉系統(tǒng)電源，按如下說(shuō)明進(jìn)行連線：（1）用連接線將2號(hào)模塊TH7(DoutD)連至25號(hào)光收發(fā)模塊的TH2(數(shù)字輸入)。（2）用光纖跳線連接

19、25號(hào)光收發(fā)模塊的光發(fā)輸出端和光收接入端，并將光收發(fā)模塊的功能選擇開(kāi)關(guān)S1打到“光功率計(jì)”。（3）用同軸電纜線將25號(hào)模塊P4(光探測(cè)器輸出)連至23號(hào)模塊P1（光探測(cè)器輸入）。2、將開(kāi)關(guān)J1撥為“10”，即無(wú)APC控制狀態(tài)。開(kāi)關(guān)S3撥為“數(shù)字”，即數(shù)字光發(fā)。3、將25號(hào)光收發(fā)模塊的電位器W4和W2順時(shí)針旋至底，即設(shè)置光發(fā)射機(jī)的輸出光功率為最大狀態(tài)；4、開(kāi)電，設(shè)置主控模塊菜單，選擇【主菜單】【光纖通信】【光發(fā)射機(jī)消光比測(cè)試】，可以進(jìn)入【光功率計(jì)】功能?？梢酝ㄟ^(guò)選擇和單擊“選擇/確認(rèn)”多功能旋鈕，切換功率計(jì)的測(cè)量波長(zhǎng)；根據(jù)實(shí)際使用的光收發(fā)模塊的波長(zhǎng)類(lèi)型，選擇波長(zhǎng)【1310nm】或【1550nm】

20、。5、將2號(hào)模塊的撥碼開(kāi)關(guān)S4設(shè)置為“ON”，使輸入信號(hào)為全1電平。測(cè)得此時(shí)光發(fā)端機(jī)輸出的光功率為P11。6、將2號(hào)模塊的撥碼開(kāi)關(guān)S4設(shè)置為“OFF”，使輸入信號(hào)為全0電平。測(cè)得此時(shí)光發(fā)端機(jī)輸出的光功率為P00。7、代入公式，即得光發(fā)射機(jī)消光比。8、調(diào)節(jié)W4，改變各參數(shù)，并將所測(cè)數(shù)據(jù)填入下表。P00(uW)P11(uW)EXT實(shí)驗(yàn)十一 光源的P-I特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解半導(dǎo)體激光器LD的P-I特性。2、掌握光源P-I特性曲線的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)器材1、 主控&信號(hào)源、2號(hào)、25號(hào)模塊 各一塊2、 23號(hào)模塊（光功率計(jì)） 一塊3、 FC/PC型光纖跳線、連接線 若干4、 萬(wàn)用表

21、 一個(gè)三、實(shí)驗(yàn)原理數(shù)字光發(fā)射機(jī)的指標(biāo)包括：半導(dǎo)體光源的P-I特性曲線測(cè)試、消光比（EXT）測(cè)試和平均光功率的測(cè)試。接下來(lái)的三個(gè)實(shí)驗(yàn)我們將對(duì)這三個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。LD半導(dǎo)體激光器P-I曲線示意圖半導(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(chēng)為門(mén)限電流(或稱(chēng)閾值電流)，用Ith表示。在門(mén)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100pW；在門(mén)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。P-I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)選閾值電流It

22、h盡可能小，Ith對(duì)應(yīng)P值小，而且沒(méi)有扭折點(diǎn)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。且要求P-I曲線的斜率適當(dāng)。斜率太小，則要求驅(qū)動(dòng)信號(hào)太大，給驅(qū)動(dòng)電路帶來(lái)麻煩：斜率太大，則會(huì)山現(xiàn)光反射噪聲及使自動(dòng)光功率控制環(huán)路調(diào)整困難。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，也即啟動(dòng)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(kāi)始出現(xiàn)凈增益的條件稱(chēng)為閾值條件。一般用注入電流值來(lái)標(biāo)定閾值條件，也即閾值

23、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(lèi)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(duì)該線性關(guān)系進(jìn)行測(cè)量，以驗(yàn)證P-I的線性關(guān)系。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、關(guān)閉系統(tǒng)電源，按如下說(shuō)明進(jìn)行連線：（1）用連接線將2號(hào)模塊TH7(DoutD)連至25號(hào)光收發(fā)模塊的TH2(數(shù)字輸入)，并把2號(hào)模塊的撥碼開(kāi)關(guān)S4設(shè)置為“ON”，使輸入信號(hào)為全1電平。（2）用光纖跳線連接25號(hào)光收發(fā)模塊的光發(fā)輸出端和光收接入端，并將光收發(fā)模塊的功能選擇開(kāi)關(guān)S1打到“光功率計(jì)”。（3）用同軸電纜線將25號(hào)模塊P4(光探測(cè)器輸出)連至23號(hào)模塊P1（光探測(cè)器輸

24、入）。2、將開(kāi)關(guān)J1撥為“10”，即無(wú)APC控制狀態(tài)。開(kāi)關(guān)S3撥為“數(shù)字”，即數(shù)字光發(fā)。3、將25號(hào)光收發(fā)模塊的電位器W4和W2順時(shí)針旋至底，即設(shè)置光發(fā)射機(jī)的輸出光功率為最大狀態(tài)； 4、開(kāi)電，設(shè)置主控模塊菜單，選擇【主菜單】【光纖通信】【光源的P-I特性測(cè)試】，可以進(jìn)入【光功率計(jì)】功能?？梢酝ㄟ^(guò)選擇和單擊“選擇/確認(rèn)”多功能旋鈕，切換功率計(jì)的測(cè)量波長(zhǎng)；根據(jù)實(shí)際使用的光收發(fā)模塊的波長(zhǎng)類(lèi)型，選擇波長(zhǎng)【1310nm】或【1550nm】。5、用萬(wàn)用表測(cè)量R7兩端的電壓（測(cè)量方法：先將萬(wàn)用表打到電壓檔，然后將紅表筆接TP3，黑表筆接TP2）。讀出萬(wàn)用表讀數(shù)U，代入公式I=U/R7，其中R7=33, 讀出

25、光功率記讀數(shù)P。調(diào)節(jié)功率輸出W4，將測(cè)得的參數(shù)填入下表：P(uW)u(V)I(A)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制光源P-I特性曲線。實(shí)驗(yàn)十三 光發(fā)射機(jī)平均光功率測(cè)試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解數(shù)字光發(fā)射機(jī)平均光功率的指標(biāo)要求。2、掌握數(shù)字光發(fā)射機(jī)平均光功率的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)器材1、 主控&信號(hào)源模塊、25號(hào)模塊 各一塊2、 23號(hào)模塊（光功率計(jì)） 一塊3、 FC/PC型光纖跳線、連接線 若干三、實(shí)驗(yàn)原理光發(fā)送機(jī)的平均輸出光功率被定義為當(dāng)發(fā)送機(jī)送偽隨機(jī)序列時(shí)，發(fā)送端輸出的光功率值。ITU-U在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)光接口時(shí)，為使成本最佳，同時(shí)適應(yīng)運(yùn)行條件變化，并考慮了活動(dòng)連接器的磨損、制造和測(cè)量容差

26、以及老化因素的影響后，給出了一個(gè)允許的范圍。其中比較重要的激光器劣化機(jī)理是有源層的劣化和橫向漏電流的增加所導(dǎo)致的激勵(lì)電流增加以及光譜特性隨時(shí)間的變化。通常，光發(fā)送機(jī)的發(fā)送功率需要有11.5 dB的富余度。本實(shí)驗(yàn)將帶領(lǐng)大家測(cè)量本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)射光功率。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、關(guān)閉系統(tǒng)電源，按如下說(shuō)明進(jìn)行連線：（1）用連接線將信號(hào)源PN連至25號(hào)光收發(fā)模塊的TH2(數(shù)字輸入)。（2）用光纖跳線連接25號(hào)光收發(fā)模塊的光發(fā)輸出端和光收接入端，并將光收發(fā)模塊的功能選擇開(kāi)關(guān)S1打到“光功率計(jì)”。（3）用同軸電纜線將25號(hào)模塊P4(光探測(cè)器輸出)連至23號(hào)模塊P1（光探測(cè)器輸入）。2、將開(kāi)關(guān)J1撥為“10”，即無(wú)APC

27、控制狀態(tài)。開(kāi)關(guān)S3撥為“數(shù)字”，即數(shù)字光發(fā)。將25號(hào)光收發(fā)模塊的電位器W4和W2順時(shí)針旋至底，即設(shè)置光發(fā)射機(jī)輸出光功率為最大狀態(tài)。3、開(kāi)電，設(shè)置主控模塊菜單，選擇【主菜單】【光纖通信】【光發(fā)射機(jī)平均光功率測(cè)試】，可以進(jìn)入【光功率計(jì)】功能?？梢酝ㄟ^(guò)選擇和單擊“選擇/確認(rèn)”多功能旋鈕，切換功率計(jì)的測(cè)量波長(zhǎng)；根據(jù)實(shí)際使用的光收發(fā)模塊的波長(zhǎng)類(lèi)型，選擇波長(zhǎng)【1310nm】或【1550nm】。記錄此時(shí)光功率計(jì)的讀數(shù)，即為光發(fā)射機(jī)的平均光功率。實(shí)驗(yàn)十五 接收機(jī)靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解和掌握光收端機(jī)靈敏度的指標(biāo)要求和測(cè)試方法。2、掌握誤碼儀的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)器材1、 主控&信號(hào)源

28、模塊、25號(hào)模塊 各一塊2、 23號(hào)模塊（光功率計(jì)&誤碼儀） 一塊3、 FC/PC型光纖跳線、連接線 若干三、實(shí)驗(yàn)原理光接收機(jī)的性能指標(biāo)主要包括靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍。（1）靈敏度靈敏度是光端機(jī)的重要特性指標(biāo)之一，它表示了光接收機(jī)接收微弱信號(hào)的能力，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。光接收機(jī)靈敏度的定義是：在給定誤碼率或信噪比條件下，光接收機(jī)所能接收的最小平均光功率。在測(cè)靈敏度時(shí)應(yīng)注意3點(diǎn)：1、在測(cè)量光接收機(jī)靈敏度時(shí)，首先要確定系統(tǒng)所要求的誤碼率指標(biāo)。對(duì)不同長(zhǎng)度和不同應(yīng)用的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)，其誤碼率指標(biāo)是不一樣的。例如，在短距離光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，要求誤碼率一般為，而在420km數(shù)字段中，則要求每個(gè)中繼

29、器的誤碼率為。對(duì)同一個(gè)光接收機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)要求的誤碼率指標(biāo)不同時(shí)，其接收機(jī)的靈敏度也就不同。要求誤碼率越小，則靈敏度就越低，即要求接收的光功率就越大。因此，必須明確，對(duì)某一接收機(jī)來(lái)說(shuō)，靈敏度不是一個(gè)固定不變的值，它與誤碼率的要求有關(guān)。測(cè)量時(shí)，首先要確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的誤碼率，然后再測(cè)該誤碼率條件下的光接收機(jī)靈敏度的數(shù)值。2、要注意光接收機(jī)靈敏度定義中的光功率是指最小平均光功率，而不是指任何一個(gè)在達(dá)到系統(tǒng)要求的誤碼率時(shí)所對(duì)應(yīng)的光功率。因此，要特別注意“最小”的概念。所謂“最小”，就是指當(dāng)接收的光功率只要小于此值，誤碼率立即增加而達(dá)不到要求。應(yīng)該指出，對(duì)某一接收機(jī)來(lái)說(shuō)，光功率只要在它的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)變化，都

30、能保證系統(tǒng)要求的誤碼率。但靈敏度只有一個(gè)，即接收機(jī)所能接收的最小光功率。3、靈敏度指的是平均光功率，而不是光脈沖的峰值功率。這樣，光接收機(jī)的靈敏度就與傳輸信號(hào)的碼型有關(guān)。碼型不同，占空比不同，平均光功率也不同，即靈敏度不同。在光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中常用的2種碼型NRZ碼和RZ碼的占空比分別為100%和50%。當(dāng)“1”和“0”碼的概率相等時(shí)，前者的平均光功率比后者大3db。因此，測(cè)試靈敏度時(shí)必須選用正確的碼型。靈敏度的單位一般用dBm表示。它表示以1mW功率為基礎(chǔ)的絕對(duì)功率電平。設(shè)測(cè)得的最小平均光功率為Pmin，則靈敏度可以表示為例如當(dāng)PR=-60dBm時(shí)，其最小平均光功率就是10-9W。要特別說(shuō)明的是：Pmin越小，接收機(jī)的靈敏度就越高，該接收機(jī)在很小的接收光功率條件下，就可保證系統(tǒng)所要求的誤碼率。（2）動(dòng)態(tài)范圍在實(shí)際的光纖通信線路中，光接收機(jī)的輸入光信號(hào)功率是固定不變的，當(dāng)系統(tǒng)的中繼距離較短時(shí)，光接收機(jī)的輸入光功率就會(huì)增加。一個(gè)新建的線路，由于新器件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮的富余度也會(huì)使光接收機(jī)的輸入光功率增加。為了保證系統(tǒng)的正常工作，對(duì)輸入信號(hào)光功率的增加必須限制在一定的范圍內(nèi)，因?yàn)樾盘?hào)功率增加到某一數(shù)值時(shí)將對(duì)接收機(jī)