光纖通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告1 光源的P I特性測(cè)試

1、光纖通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告1 實(shí)驗(yàn)室名稱：光纖通信實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)日期： 2014年12月11日 學(xué) 院 信息科學(xué)與工 程學(xué)院 專業(yè)、班級(jí) 姓 名 實(shí)驗(yàn)名稱光源的P-I特性測(cè)試 導(dǎo)指 教師 教師評(píng)語(yǔ) 教師簽名： 年 月 日 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1、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。 實(shí)驗(yàn)器材： 1、實(shí)驗(yàn)器材：主控&信號(hào)源模塊、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 一個(gè) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 激光器的電流與電壓的關(guān)系類似于正向二極管的特性。該實(shí)驗(yàn)就是通過(guò)測(cè)量輸出功率和電流關(guān)系，對(duì)該線性關(guān)系進(jìn)行測(cè)量，以驗(yàn)證P-I的線

2、性關(guān)系。最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪出光源P-I特性曲線。 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。 P(mW)I(mA)Ith LD半導(dǎo)體激光器P-I曲線示意圖 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。半導(dǎo)體激光器的輸出光功率與驅(qū)動(dòng)電流的關(guān)系如上圖所示，該特性有一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)

3、，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流稱為門限電流（或稱閾值電流），用I表示。在門限電流以下，激光器工作于自發(fā)輻th射，輸出（熒光）光功率很小，通常小于100pW；在門限電流以上，激光器工作于受激輻射，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)系類似于正向二極管的特性。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。 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I盡可th能小，沒(méi)有扭折點(diǎn)， P-I曲線的斜率適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體激光器：I小，對(duì)應(yīng)P值就小，th這樣的激光器工作電流小，工作穩(wěn)定性高，消光比大；沒(méi)有扭折點(diǎn)，不易產(chǎn)生光信號(hào)失真；斜率太小，則要求驅(qū)動(dòng)信號(hào)太大，給驅(qū)動(dòng)

4、電路帶來(lái)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。 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 。”光功率計(jì)“打到S1收發(fā)模塊的功能選擇開關(guān)（3）用同軸電纜線將25號(hào)光收發(fā)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25號(hào)光收發(fā)模塊開關(guān)J1撥為“10”，即無(wú)APC控制狀態(tài)。開關(guān)S3撥為“數(shù)字”，即數(shù)字光發(fā)送。 3、將25

5、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】功能。 5、用萬(wàn)用表測(cè)量R7兩端的電壓（測(cè)量方法：先將萬(wàn)用表打到直流電壓檔，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, 讀出光功率計(jì)讀數(shù)P。 調(diào)節(jié)功率輸出W4，將測(cè)得的參數(shù)填入表格。 P(uW) u(V) I(A) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、波形等）： 1、實(shí)驗(yàn)過(guò)程： 實(shí)驗(yàn)接線與結(jié)果顯示圖： 在主控&信號(hào)源模塊，選擇光纖通信菜單，在其中選擇選擇第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，光源的P-I特性測(cè)試。 2

6、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄 測(cè)得參數(shù)填入表格如下： P(uW) 413.7 387.0 309.6 239.8 172.5 97.84 13.62 0.16 0.60 0.34 0.51 0.27 0.43 u(V) 0.64 0.0049 0.0081 0.018 0.013 0.0103 I(A) 0.0155 0.019 P(uW) 7.576 1.318 1.040 0.700 0.5120 0.3750 0.1922 0.05 0.13 0.12 u(V) 0.15 0.09 0.14 0.11 0.0015 0.0027 0.0036 0.0042 0.0033 I(A) 0.0039 0.00

7、45 最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)，用Matlab繪出光源P-I特性曲線圖如下： 實(shí)驗(yàn)得LD半導(dǎo)體激光器P-I特性曲線450400350300250Wu/P20015010050002468101214161820I/mA Matlab繪制曲線代碼如下： x=19,18,15.5,13,10.3,8.1,4.9,4.5,4.2,3.9,3.6,3.3,2.7,1.5;y=413.7,387,309.6,239.8,172.5,97.84,13.62,7.576,1.318,1.040,0.700 ,0.512,0.375,0.1922; plot(x,y) ););ylabel(P/uWxlabel(

8、I/mA )特性曲線LD半導(dǎo)體激光器P-I實(shí)驗(yàn)得title(grid on; 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線圖的閾值電流部分進(jìn)行局部放大，如圖所示： 實(shí)驗(yàn)得LD半導(dǎo)體激光器P-I特性曲線(閾值電流部分)252015Wu/P10503.844.24.44.64.8I/mA 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析： 通過(guò)進(jìn)行了光源的P-I特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)，結(jié)合了書本上的知識(shí)，我對(duì)半導(dǎo)體激光器LD的P-I特性有了進(jìn)一步的了解，同時(shí)也掌握了光源P-I特性曲線的測(cè)試方法。 首先可以學(xué)習(xí)到，P和I分別為激光器的輸出光功率和驅(qū)動(dòng)電流，I和P都有其閾值。當(dāng)I小于閾值電流時(shí)，激光器發(fā)出的是自發(fā)輻射光；當(dāng)I大于閾值電流時(shí)，發(fā)出的是受激輻射光，光功率隨驅(qū)動(dòng)電

9、流的增加而增加。故一般信息的傳輸采用調(diào)制的方法，一般在I大于其閾值電流的線性區(qū)間上進(jìn)行調(diào)制。且激光器輸出光功率隨溫度的變化而變化，因?yàn)榧す馄鞯拈撝惦娏麟S溫度升高而增大，二是外微分量子效率隨溫度升高而減小，故溫度升高時(shí)，輸出光功率明顯下降，達(dá)到一定溫度時(shí)，激光器就不輻射了。P-I特性也是選擇半導(dǎo)體激光器的依據(jù)，選擇的時(shí)候，應(yīng)該選擇閾值電流盡可能小，沒(méi)有扭折點(diǎn)，P-I曲線的斜率適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體激光器。 在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，也因?yàn)槭浅醮谓佑|，還有些不習(xí)慣，從這第一個(gè)實(shí)驗(yàn)開始對(duì)實(shí)驗(yàn)箱的每個(gè)模塊進(jìn)行熟悉，中間在讀數(shù)的時(shí)候，我們測(cè)得的數(shù)據(jù)波動(dòng)的很厲害，不能穩(wěn)定地讀數(shù)，所以只能取中間值進(jìn)行采集。 在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我們對(duì)多組數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)量。我們首先由u=0.05(V)測(cè)量至u=0.64(V)，發(fā)現(xiàn)了P-I大致的規(guī)律，后又估計(jì)在u=0.15(V)左右對(duì)應(yīng)有閾值電流，故又在此范圍附近多測(cè)量了幾組，使最終結(jié)