北郵光纖通信實驗報告

1、北京郵電大學(xué)光纖通信實驗報告 學(xué) 院：信息與通信工程學(xué)院 班 級：2012 學(xué) 號：2012 姓 名： 日 期：2015-6-8一 OTDR的使用1. 實驗原理 OTDR使用瑞利散射和菲涅爾反射來表征光纖的特性。瑞利散射是由于光信號沿著光纖產(chǎn)生無規(guī)律的散射而形成。OTDR就測量回到OTDR端口的一部分散射光。這些背向散射信號就表明了由光纖而導(dǎo)致的衰減（損耗/距離）程度。形成的軌跡是一條向下的曲線，它說明了背向散射的功率不斷減小，這是由于經(jīng)過一段距離的傳輸后發(fā)射和背向散射的信號都有所損耗。  給定了光纖參數(shù)后，瑞利散射的功率就可以標明出來，如果波長已知，它就與信號的脈沖寬度成比例：脈沖

2、寬度越長，背向散射功率就越強。瑞利散射的功率還與發(fā)射信號的波長有關(guān)，波長較短則功率較強。也就是說用1310nm信號產(chǎn)生的軌跡會比1550nm信號所產(chǎn)生的軌跡的瑞利背向散射要高。  在高波長區(qū)（超過1500nm），瑞利散射會持續(xù)減小，但另外一個叫紅外線衰減（或吸收）的現(xiàn)象會出現(xiàn)，增加并導(dǎo)致了全部衰減值的增大。因此，1550nm是最低的衰減波長；這也說明了為什么它是作為長距離通信的波長。很自然，這些現(xiàn)象也會影響到OTDR。作為1550nm波長的OTDR，它也具有低的衰減性能，因此可以進行長距離的測試。而作為高衰減的1310nm或1625nm波長，OTDR的測試距離就必然受到限制，因為測試

3、設(shè)備需要在OTDR軌跡中測出一個尖鋒，而且這個尖鋒的尾端會快速地落入到噪音中。  菲涅爾反射是離散的反射，它是由整條光纖中的個別點而引起的，這些點是由造成反向系數(shù)改變的因素組成，例如玻璃與空氣的間隙。在這些點上，會有很強的背向散射光被反射回來。因此，OTDR就是利用菲涅爾反射的信息來定位連接點，光纖終端或斷點。  OTDR的工作原理就類似于一個雷達。它先對光纖發(fā)出一個信號，然后觀察從某一點上返回來的是什么信息。這個過程會重復(fù)地進行，然后將這些結(jié)果進行平均并以軌跡的形式來顯示，這個軌跡就描繪了在整段光纖內(nèi)信號的強弱。2. 實驗結(jié)果固定脈沖的寬度為4us，以0.05的步進改變n

4、的值，測量并記錄光纖長度和端到端衰減變化，結(jié)果如下圖：折射率n 光纖長度（Km）端到端衰減（dB）單位平均衰減（dB/km）1.400011.60183.740.3221.4500 11.20193.740.3441.500010.82853.750.3461.550010.47923.730.356 可以看出：在一定范圍內(nèi)，隨著使用的光纖折射率n增大，端到端的衰減差異較??；光纖長度變小，單位平均衰減變大。2 插入損耗法測量光纖的損耗1. 實驗原理利用如下公式測量一段光纖的損耗特性其中，A是被測光纖的損耗與連接器損耗之和，忽略連接器損耗，光纖長度為L，則光纖的損耗系數(shù)為=A/L （dB/km）

5、2. 實驗步驟沒有接入被測光纖時候的功率為P1，視為該段光纖的輸入功率；接入被測光纖之后的功率為P2，視為該段光纖的輸出功率。3. 實驗結(jié)果實驗中選擇的光纖長度為18962m，光信號的波長為1300nm.經(jīng)過測量，可計算出對應(yīng)的損耗系數(shù)，如下表所示： 波長/nm未接入光纖時的損耗P1/dBm接入光纖時的損耗P2/dBm 光纖長度/km 衰減常數(shù) dB/km1300-1.09-9.8018.9620.463 脈沖展寬法測量多模光纖的帶寬1. 實驗原理  如上圖所示為多模光纖時域法帶寬測試原理框圖。 從光發(fā)模塊輸出窄脈沖信號， 首先使用跳線（短光纖）連接激光器和光檢測器，可以測出注入窄脈

6、沖的寬度1；然后將待測光纖替換跳線接入，可以測出經(jīng)待測光纖后的脈沖寬度2 。 經(jīng)過理論推導(dǎo)可以得到求解帶寬公式：2. 實驗步驟 接跳線測試： （1） 打開測試儀電源開關(guān)（位于背面），前面板上的電源指示燈亮； （2） 將示波器輸入端與本儀器 850nm 的“RF OUT”輸出端用信號線接好； （3） 用一根光纖跳線將 850nm 的 “OPTICAL IN”和“OPTICAL OUT”連接起來； （4） 進行示波器操作： a) 按 AUTOSCALE 鍵調(diào)出波形； b) 點擊 TIME BASE 鍵，并通過右下方旋鈕調(diào)整脈沖至適當寬度 ( 一般設(shè)置為 10.0ns/div)； c) 點擊 t 、

7、V 鍵，顯示屏右方會出現(xiàn) V markers(off/on)、 V markers(off/on) 選框，先通過右側(cè)對應(yīng)按鍵將 V markers 設(shè)為 on，分別調(diào)節(jié) V marker1 和 V marker2 測出脈沖高度并找出脈沖半高值；再將 V markers 設(shè)為 on，分別調(diào)節(jié) t marker1 和 t marker2 使其與脈沖半高值相交。 則有 t marker2-t marker1 即為脈沖半高全寬。 d) 將光纖換成跳線。接光纖測試： 換下該光纖跳線，接入待測光纖用同樣方法測出 2。 3、實驗結(jié)果 波長/nm接入跳線的時延1/ns接入光纖的時延2/ns脈沖響應(yīng)寬度/ns單

8、位長度光纖帶寬B/GHz8501.6102.0211.2230.3634 半導(dǎo)體激光器的光譜測量 在半導(dǎo)體激光器的光譜測量實驗中，儀器的使用方法較為簡單，我們按照給出的操作手冊依步驟進行實驗，很快就得出了實驗結(jié)果。實驗結(jié)果如下圖所示：1. 峰值波長和3dB帶寬峰值波長為1551.1826nm，光譜寬度為0.0918nm，邊模抑制比是2.628dB。2. -20dB帶寬峰值波長為1551.1792nm，光譜寬度為0.1904nm。5 實驗總結(jié)晚上的實驗自己和同組的同學(xué)做了4個實驗，實驗中我和隊友記錄了數(shù)據(jù)，實驗后對數(shù)據(jù)進行了處理和分析，老師做了誤碼率和眼圖的演示實驗。1. OTDR實驗中花了一定

9、的時間對儀器功能過程進行熟悉，還有對各項參數(shù)的概念進行理解，之后的操作較簡單，誤差較小。2. 脈沖展寬法測光纖帶寬實驗中產(chǎn)生了少量誤差，原因可能是因為光線跳線的接線頭接觸不良引起的。3. 插入法測衰減系數(shù)的實驗比較容易操作的，但是接頭處沒有對齊可能會引起的損耗。4. 光譜特性測量實驗主要是讀取了峰值波長，光譜寬度和邊模抑制比，并觀察了一下光纖信號的頻譜圖。6 心得體會總的說來，本次光纖通信實驗的操作還是較為簡單的，雖然只有一次機會，但是接觸到了很多新儀器，設(shè)備非常精密而且昂貴，我們操作起來十分小心，期間在測量插入法損耗時遇到了問題，不管怎么測量，數(shù)值始終很小，和標稱值有較大的差距，達不到預(yù)期效果，后來多虧了老師的耐心解答，我們發(fā)現(xiàn)原來是接口沒有對齊，感謝老師的幫助，彌補了我在光纖通信理論知識方面的不足。實驗課的最后，老師演示了一套光纖傳輸系統(tǒng)的基本流程，使用了損耗器模擬實際傳輸中的干擾和損