光纖通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、評(píng)閱光纖通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1姓名 學(xué)號(hào) 時(shí)間 地點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)題目 半導(dǎo)體激光器P-I特性測(cè)試實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)半導(dǎo)體激光器發(fā)光原理和光纖通信中激光光源工作原理2、了解半導(dǎo)體激光器平均輸出光功率與注入驅(qū)動(dòng)電流的關(guān)系3、掌握半導(dǎo)體激光器P（平均發(fā)送光功率）-I（注入電流）曲線的測(cè)試方法二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)量半導(dǎo)體激光器輸出功率和注入電流，并畫出P-I關(guān)系曲線2、根據(jù)PI特性曲線，找出半導(dǎo)體激光器閾值電流，計(jì)算半導(dǎo)體激光器斜率效率三、實(shí)驗(yàn)儀器1、ZY12OFCom23BH1型光纖通信原理實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2、FC接口光功率計(jì)1臺(tái)3、FC-FC單模光跳線 1根4、萬用表1臺(tái)5、連接導(dǎo)線 20根四、實(shí)驗(yàn)步驟1、

2、用導(dǎo)線連接電終端模塊T68(M)和T94(13_DIN)。2、將開關(guān)BM1撥為1310nm,將開關(guān)K43撥為“數(shù)字”，將電位器W44逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到最小。3、旋開光發(fā)端機(jī)光纖輸出端口（1310nm T）防塵帽，用FC-FC光纖跳線將半導(dǎo)體激光器與光功率計(jì)輸入端連接起來，并將光功率計(jì)測(cè)量波長(zhǎng)調(diào)整到1310nm檔。4、用萬用表測(cè)量T97（TV+）和T98(TV-)之間的電阻值（電阻焊接在PCB板的反面），找出所測(cè)電壓與半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電流之間的關(guān)系（VIR110）。5、將電位器W46（閾值電流調(diào)節(jié)）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底。6、打開交流電源，此時(shí)指示燈D4、D5、D6、D7、D8亮7、用萬用表測(cè)量T97（TV+

3、）和T98(TV-)兩端電壓（紅表筆插T97，黑表筆插T98）。8、慢慢調(diào)節(jié)電位器W44（數(shù)字驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)），使所測(cè)得的電壓為下表中數(shù)值，依次測(cè)量對(duì)應(yīng)的光功率值，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)填入表格中，精確到0.1uW。 9、做完實(shí)驗(yàn)后先關(guān)閉交流電開關(guān)。10、拆下光跳線及光功率計(jì)，用防塵帽蓋住實(shí)驗(yàn)箱半導(dǎo)體激光器光纖輸出端口，將實(shí)驗(yàn)箱還原。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果1、根據(jù)測(cè)試結(jié)果，算出半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電流，畫出相應(yīng)的光功率與注入電流的關(guān)系曲線。 U(mV)12345678I(mA)0.20.10.10.470.40.350.610.65P（uW）0.20.20.31.92.02.14.35.2U(mV)910121416

4、182022I(mA)6.99.139.7710.089.9610.1410.1810.07P（uW）68.378.999.7121.2141.1161.1182.6203.5U(mV)2426283032343638I(mA)10.410.4510.4110.4110.4710.6310.7311.26P（uW）249.5271.2291.4312.3334.9361.2386.2389.2P-I特性曲線圖：2、根據(jù)所畫的P-I特性曲線，找出半導(dǎo)體激光器閾值電流的大小。由上圖可知：閥值電流Ith=6.9mA3、根據(jù)P-I特性曲線，求出半導(dǎo)體激光器的斜率效率。半導(dǎo)體激光器的斜率K=P/I=0.

5、036W/A 4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及誤差分析正確。將上表所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，繪制P-I特性曲線可得其閥值電流大概在6.9mA左右，同時(shí)也可以得到P-I特性是選擇半導(dǎo)體激光器的重要參考。在選擇時(shí)，應(yīng)選閥值電流盡可能小，對(duì)應(yīng)P值小，而且沒有扭折點(diǎn)的半導(dǎo)體激光器，這樣激光器工作電流小，工作穩(wěn)定性搞，消光比大，而且不易產(chǎn)生光信號(hào)失真。六、思考題1、試說明半導(dǎo)體激光器發(fā)光工作原理。答：半導(dǎo)體激光器發(fā)光工作原理：半導(dǎo)體激光器是向半導(dǎo)體PN結(jié)注入電流，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生受激輻射，利用諧振腔的正反饋，實(shí)現(xiàn)光放大而產(chǎn)生激光震蕩。2、環(huán)境溫度的改變對(duì)半導(dǎo)體激光器P-I特性有何影響？答：激光器的閾值電流隨

6、溫度升高而增大，外圍分子量效率隨溫度升高而減小，溫度升高時(shí)，電流增大，外圍分子量效率減小，輸出光功率明顯下降。3、分析以半導(dǎo)體激光器為光源的光纖通信系統(tǒng)中，半導(dǎo)體激光器P-I特性對(duì)系統(tǒng)傳輸性能的影響。答：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Ith盡可能小，對(duì)應(yīng)P值小，而且沒有扭折點(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，并且要求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)電路帶來麻煩；斜率太大，則會(huì)出現(xiàn)光反射噪聲及使自動(dòng)光功率控制環(huán)路調(diào)整困難。評(píng)閱光纖通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告 2姓名 學(xué)號(hào) 時(shí)間 地點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)題目 發(fā)光二

7、極管P-I特性測(cè)試曲線 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)發(fā)光二極管的發(fā)光原理2、了解發(fā)光二極管平均輸出光功率與注入電流的關(guān)系3、掌握發(fā)光二極管P（平均發(fā)送光功率）-I（注入電流）曲線的測(cè)試二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)量發(fā)光二極管平均輸出光功率和注入電流，并畫出P-I關(guān)系曲線2、根據(jù)PI特性曲線，計(jì)算發(fā)光二極管斜率效率三、實(shí)驗(yàn)儀器1、ZY12OFCom23BH1型光纖通信原理實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2、FC接口光功率計(jì)1臺(tái)3、850nm光發(fā)端機(jī)（HFBR-1414T） 1個(gè)4、ST-FC多模光跳線 1根5、萬用表1臺(tái)6、連接導(dǎo)線 20根四、實(shí)驗(yàn)步驟1、用導(dǎo)線連接電終端模塊T68(M)和T94(13_DIN)2、將開關(guān)BM1撥為85

8、0nm,將開關(guān)K43撥為“數(shù)字”，將電位器W44逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到最小。3、裝好850nm光發(fā)射機(jī)（850nm T），用ST-FC光纖跳線將LED（發(fā)端為TX，收端為RX）與光功率計(jì)輸入端連接起來，并將光功率計(jì)測(cè)量波長(zhǎng)調(diào)整到850nm檔。4、用萬用表測(cè)量T97（TV+）和T98(TV-)之間的電阻值（電阻焊接在PCB板的反面），找出所測(cè)電壓與半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電流之間的關(guān)系（VIR110）。5、將電位器W46（閾值電流調(diào)節(jié)）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底。6、打開交流電源，此時(shí)指示燈D4、D5、D6、D7、D8亮7、用萬用表測(cè)量T97（TV+）和T98(TV-)兩端電壓（紅表筆插T97，黑表筆插T98）。8、慢慢調(diào)節(jié)

9、電位器W44（數(shù)字驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)），使所測(cè)得的電壓為下表中數(shù)值，依次測(cè)量對(duì)應(yīng)的光功率值，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)填入表中，精確到0.1uW。9、做完實(shí)驗(yàn)后先關(guān)閉交流電開關(guān)。10、拆下光跳線及光功率計(jì)，用防塵帽蓋住實(shí)驗(yàn)箱半導(dǎo)體激光器光纖輸出端口，將實(shí)驗(yàn)箱還原。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)，畫出相應(yīng)的光功率與注入電流的關(guān)系曲線U(mV)510152025303540I(mA)5.010.015.020.025.030.035.040.0P（uW）85.2160.8225.6280.3325.8360.8390.3420.9LED的P-I特性測(cè)試表根據(jù)上表可以畫出P-I特性曲線：2、分析P-I特性曲線的意義

10、。 該實(shí)驗(yàn)測(cè)量其電光轉(zhuǎn)換特性（P-I特性），工作電流不同的時(shí)候，輸出功率也不同，基本上是成線性關(guān)系，這說明LED的P-I曲線線性度好，調(diào)制時(shí)動(dòng)態(tài)范圍大，信號(hào)失真小。六、思考題1、說明發(fā)光二極管工作原理，比較分析發(fā)光二極管與半導(dǎo)體激光器發(fā)光原理的區(qū)別。發(fā)光二極管工作原理：它由一個(gè)PN結(jié)組成，具有單向?qū)щ娦浴．?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。區(qū)別是：LED無諧振腔，無閾值2、環(huán)境溫度的改變對(duì)發(fā)光二極管P-I特性曲線有何影響？LED溫良特性較好，在一定范圍內(nèi)，溫度變化對(duì)其影響不大。3

11、、發(fā)光二極管P-I特性曲線是否嚴(yán)格線性？為什么？并不是嚴(yán)格線性的。因?yàn)楫?dāng)電流過大時(shí)，曲線比較平坦，也就是功率增加不是線性的了，這是由PN結(jié)發(fā)熱產(chǎn)生飽和現(xiàn)象，使P-I曲線的斜率減小。 評(píng)閱光纖通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告 3姓名 學(xué)號(hào) 時(shí)間 地點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)題目 模擬信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解模擬信號(hào)光纖系統(tǒng)的通信原理2、了解完整的模擬信號(hào)光纖通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、各種模擬信號(hào)LED模擬調(diào)制：三角波，正弦波2、各種模擬信號(hào)LD模擬調(diào)制：三角波，正弦波三、實(shí)驗(yàn)儀器1、ZY12OFCom23BH1型光纖通信原理實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái)2、20MHz雙蹤模擬示波器1臺(tái)3、萬用表1臺(tái)4、FC-FC單模光跳線 1根

12、5、850nm光發(fā)端機(jī)和光收端機(jī)（可選）1套6、ST/PC-ST/PC多模光跳線（可選）1根7、連接導(dǎo)線 20根四、實(shí)驗(yàn)步驟1、用連接線連接模擬信號(hào)源模塊1的T10（正弦波）和T96(13_AIN)。注釋：T10（正弦波）的頻率為1KHz。2、用FC-FC光纖跳線將1310nm光發(fā)端機(jī)（1310nmT）與1310nm光收端機(jī)（1310nmR）連接起來。3、將開關(guān)BM1撥為1310nm,將開關(guān)K43撥為“模擬”，將開關(guān)BM2撥為1310nm,將開關(guān)K30撥為“通信”，將電位器W44逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到最小。4、打開交流電源開關(guān)，電源指示二極管D4，D5，D6，D7，D8亮。 5、用雙蹤示波器測(cè)量T10處

13、的波形，同時(shí)調(diào)節(jié)“幅度調(diào)節(jié)”電位器，使得正弦波幅度在4V以下。 6、順時(shí)針調(diào)節(jié)電位器W9（模擬驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)）和W45（幅值調(diào)節(jié)），使得測(cè)試鉤TP114處的波形幅度為20V且無明顯失真。7、用雙蹤示波器的兩個(gè)探頭同時(shí)測(cè)量TP108和TP108（LT）處的波形，分別調(diào)節(jié)電位器W9（模擬驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)）和W45（幅值調(diào)節(jié)），觀察模擬信號(hào)調(diào)制的過程。8、將模擬信號(hào)源的T10換成T7（三角波）和T96(13_AIN)連接，按照以上步驟6、7做實(shí)驗(yàn)觀察三角波信號(hào)光纖傳輸時(shí)調(diào)制過程。9、根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2K正弦波和三角波的傳輸實(shí)驗(yàn)，2K的正弦波和三角波由模擬信號(hào)源模塊2產(chǎn)生。 10、根據(jù)以上調(diào)制過程和LD模擬調(diào)制的原

14、理，設(shè)計(jì)LED模擬信號(hào)調(diào)制實(shí)驗(yàn)。11、實(shí)驗(yàn)完成后，關(guān)閉交流電源，拆除各個(gè)連線，將所有的開關(guān)撥向下，將實(shí)驗(yàn)箱還原。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果1、記錄并畫出各模擬信號(hào)的波形，對(duì)模擬信號(hào)光傳輸前后的波形進(jìn)行比較。正弦波：三角波：從中可以看出，調(diào)制前后的各波形幅度是有變化的。2、簡(jiǎn)述模擬信號(hào)光纖傳輸過程；比較LD與LED模擬信號(hào)調(diào)制的效果。模擬信號(hào)調(diào)制是直接用連續(xù)的模擬信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行調(diào)制。測(cè)試端口模擬信號(hào)源信號(hào)處理單元光發(fā)送器件光接收器件信號(hào)處理單元光纖模擬信號(hào)光纖傳輸系統(tǒng)原理框圖如圖所示：LD模擬調(diào)制效果最好。3、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析正確。通過實(shí)驗(yàn)可知，正弦波，三角波的波形都可以通過示波器看出來，但是有些波形即使通過了調(diào)制，還是有些微的失真。不過這種失真還是不妨礙我們進(jìn)行模擬信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn)的觀察。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，波形圖存在一定的失真，這些誤差產(chǎn)生的原因是多方面的： 可能由于實(shí)驗(yàn)箱、示波器的電壓不穩(wěn)定，從而造成波形圖的失真。 可能由于W9，W45的調(diào)節(jié)幅度變化太大，因而造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差。 也有可能是元器件的連接接觸不良，從而造成波形圖的失真。六、思考題1、光纖傳輸系統(tǒng)能否傳輸數(shù)字信號(hào)，為什么？光纖傳輸系統(tǒng)能傳輸數(shù)字信號(hào)，因?yàn)楣饫w傳輸?shù)氖枪饽芰浚裎覀兯f的光功率，一臺(tái)光源發(fā)出光信號(hào)并有一定的功率可以支持傳輸?shù)浇K端，光源或者說這個(gè)一定功率的