光纖通信實驗(總

1、目 錄前言 光纖實驗系統(tǒng)組成介紹2第一章 光纖通信認(rèn)知實驗7實驗1 光纖、光纜的識別實驗7實驗2 電光、光電轉(zhuǎn)換傳輸實驗12第二章 光發(fā)射端機(jī)指標(biāo)測試實驗14實驗1 數(shù)字光發(fā)端機(jī)的平均光功率測量14實驗2 數(shù)字光發(fā)端機(jī)的消光比測量17實驗3 半導(dǎo)體LD光源的P-I曲線繪制實驗19實驗4 自動光功率控制（APC）測試22第三章 常用光無源器件測試實驗24實驗1 光纖活動連接器25實驗2 光衰減器的性能指標(biāo)測量30實驗3 光隔離器的性能指標(biāo)測量33實驗4 波分復(fù)用器的性能指標(biāo)測量37實驗5 光分路器的性能指標(biāo)測量42第四章 光接收端機(jī)指標(biāo)測試實驗46實驗1 數(shù)字光收端機(jī)的靈敏度測量47實驗2 數(shù)字

2、光收端機(jī)的動態(tài)范圍測量50第五章 電信號傳輸編譯碼原理實驗52實驗1 AMI/HDB3編碼原理實驗52第六章 光傳輸線路編譯碼實驗55實驗1 CMI編譯碼原理及光傳輸實驗56實驗2 5B6B編碼原理及光傳輸實驗59實驗3 5B1P編碼原理及光傳輸實驗64實驗4 加擾、解擾原理及光傳輸實驗67實驗5 光纖信道眼圖觀察72第七章 光纖傳輸系統(tǒng)綜合實驗76實驗1 模擬/數(shù)字電話光纖傳輸系統(tǒng)實驗76實驗2 計算機(jī)數(shù)據(jù)光纖傳輸系統(tǒng)實驗88實驗3 數(shù)字圖像光纖傳輸系統(tǒng)實驗91實驗4 數(shù)字時分復(fù)接系統(tǒng)光通信實驗94實驗5 E1數(shù)據(jù)光傳輸實驗99附錄102前言 光纖實驗系統(tǒng)組成介紹RZ8644/RZ8634F

3、型光纖實驗系統(tǒng)是為了配合光纖通信系統(tǒng)的理論教學(xué)而設(shè)計的實驗系統(tǒng)。它一方面結(jié)合了當(dāng)今光纖通信原理課程的教學(xué)與改革，另一方面結(jié)合了當(dāng)今光纖通信發(fā)展方向和工程實際應(yīng)用狀況。這套系統(tǒng)采用功能模塊化設(shè)計，各模塊對外開放。除了配合完成理論教學(xué)外，還可以訓(xùn)練增強(qiáng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力，完成模塊的二次性開發(fā)。一、結(jié)構(gòu)簡介本實驗系統(tǒng)可分為電端機(jī)模塊、光通信模塊、管理控制模塊、電源供給模塊等四大功能模塊，每個功能模塊又是由許多子模塊組成：（一） 電端機(jī)模塊1. 電話用戶接口模塊 此模塊為電話輸入、輸出接口，由電話專用接口芯片PBL38710實現(xiàn)。它包含向用戶話機(jī)恒流饋電、向被叫用戶話機(jī)饋送鈴流、用戶摘機(jī)后自行截除鈴流

4、，摘掛機(jī)的檢測及音頻或脈沖信號的識別，用戶線是否有話機(jī)的識別，語音信號的2/4線混合轉(zhuǎn)換，外接振鈴繼電器驅(qū)動輸出等功能。其各項性能指標(biāo)符合郵電部制定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 本模塊分為用戶A，B兩個模塊。2. PCM編譯碼模塊 此模塊采用專用芯片TP3057來實現(xiàn)PCM編譯碼功能，可完成用戶A、B兩路話音信號的編譯碼功能。3. DTMF雙音多頻檢測模塊此模塊由專用芯片MT8870來完成DTMF分組濾波和DTMF譯碼功能，輸出相應(yīng)16種DTMF頻率組合的4位并行二進(jìn)制碼。實際應(yīng)用中，一片MT8870可以至多接入檢測16路用戶電路的DTMF信號。4. 記發(fā)器模塊 此模塊主要完成局內(nèi)、局間電話用戶撥叫號碼的識別

5、、交換控制功能。5. 計算機(jī)通信接口模塊此模塊由USB和RS232串口兩通信接口組成，完成計算機(jī)與本實驗系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換傳輸功能。也為學(xué)生開發(fā)上層通信軟件提供了良好的硬件平臺。6. 數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊 此模塊主要完成各種測試信號的產(chǎn)生、各種線路編碼、數(shù)據(jù)的復(fù)接及一些輔助性功能。 產(chǎn)生的數(shù)字信號有：各種頻率的時鐘、方波、M序列、矩形窄脈沖等、 線路編碼功能有：AMI碼、HDB3碼、CMI碼、5B6B碼、5B1P碼、擾碼等 數(shù)據(jù)的復(fù)接：多種類型數(shù)據(jù)進(jìn)行時分復(fù)接輸出7. 數(shù)據(jù)接收單元模塊 此模塊主要完成接收數(shù)據(jù)的時鐘提取再生、各種線路編碼的譯碼、復(fù)用數(shù)據(jù)的分解及一些輔助性功能。8. 眼圖觀測模塊此模塊主

6、要完成調(diào)節(jié)接收電路均衡特性、接收數(shù)字序列的眼圖觀測等功能。9. 誤碼測試儀模塊此功能由多個模塊組成，完成通信線路的誤碼測試功能，各測試參數(shù)可設(shè)。10.模擬信號源模塊此模塊產(chǎn)生輸出頻率、幅度可調(diào)的正弦波、三角波、方波信號（二） 光通信模塊1. 光信道一 一體化數(shù)字光端機(jī)，包括光發(fā)射端機(jī)和光接收端機(jī)。半導(dǎo)體激光二極管LD、工作波長1310nm，頻帶為DC到5MHZ，方便配套低端測量儀器使用。 光端機(jī)的光輸入、輸出接口都由單模尾纖引出至固定于底板的法蘭，方便連接其它光器件。2. 光信道二 一體化數(shù)字光端機(jī)，包括光發(fā)射端機(jī)和光接收端機(jī)。半導(dǎo)體激光二極管LD、工作波長1550nm，頻帶為DC到5MHZ，

7、方便配套低端測量儀器使用。 光端機(jī)的光輸入、輸出接口都由單模尾纖引出至固定于底板的法蘭，方便連接其它光器件。3. 性能測試擴(kuò)展模塊由激光管、光探測器及外圍電路，構(gòu)成的光發(fā)射端機(jī)和光接收端機(jī)，關(guān)鍵電氣參數(shù)都可調(diào)節(jié)。可傳輸模擬和數(shù)字信號，具有無光告警、自動功率控制APC等功能。激光管工作波長可選擇，頻帶為DC到1GHZ。本模塊為選配。（三） 管理控制模塊1.中央處理器模塊 此模塊主要由單片機(jī)89C51/52編程實現(xiàn)。完成整個實驗系統(tǒng)的控制協(xié)調(diào)功能，如測量信號的輸入、輸出控制、功能選擇、工作狀態(tài)檢測等。2.液晶顯示模塊此模塊主要完成工作狀態(tài)的顯示，誤碼測試數(shù)據(jù)的顯示等功能，屬字符型液晶。3.鍵盤模塊

8、此模塊主要配合液晶顯示模塊工作，通過上、下、確認(rèn)等鍵選擇相應(yīng)的實驗參數(shù)。 （四） 電源供給模塊 提供+12V、+5V、+3.3V、-5V、-12V、-24V -48V等直流電源。二、配套儀器最低配置儀器：20M通用雙蹤示波器或虛擬儀器，單模尾纖建議配置器件：計算機(jī)；光功率計、多種接口標(biāo)準(zhǔn)的光跳線（法蘭）、波分復(fù)用/解復(fù)用器一對、光可調(diào)衰減器、光固定衰減器、光分路器、光隔離器等，根據(jù)學(xué)校情況選配（會影響一些光器件的測試實驗）；可選配儀器：外置誤碼測試儀光纜施工工具箱、光纖熔接機(jī)、穩(wěn)定光源、光時域反射儀等。三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖請見圖1電話用戶APCM編譯碼記發(fā)器DTMF檢測電話用戶BPCM編譯碼數(shù)據(jù)發(fā)

9、送單元數(shù)字信號發(fā)生器線路編碼器數(shù)據(jù)復(fù)接數(shù)據(jù)接收單元時鐘提取、再生線路譯碼器數(shù)據(jù)解復(fù)接USB接口串口接口中央處理器功能擴(kuò)展口模擬信號源LD光端機(jī)工作波長1310nmLD光端機(jī)工作波長1550nm 鍵盤液晶顯示電源模塊 圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 四、系統(tǒng)特點(diǎn)1. 采用模塊化設(shè)計，信號接口開放。各模塊功能既可單獨(dú)做實驗又可組合完成系統(tǒng)實驗。2. 自帶數(shù)字信號源、模擬信號源，可外加信號，配有計算機(jī)串口、USB接口。適應(yīng)各種實驗需求。3. 采用液晶鍵盤顯示管理實驗參數(shù)，取代原有的接插件，實驗方便直觀。4. 電端機(jī)部分功能強(qiáng)大，電話交換系統(tǒng)，多種線路編碼，完善的數(shù)字時分復(fù)接系統(tǒng)，功能可定制升級。5. 電信號、

10、光信號均由實驗者連接。光輸入、輸出接口設(shè)計朝外，方便連接其它光器件。6. 整板采用有機(jī)玻璃覆蓋保護(hù)，便于實驗室管理。五、液晶顯示菜單本實驗系統(tǒng)中，實驗數(shù)據(jù)設(shè)置的菜單顯示如下。按“ ”、“ ”鍵即可選擇不同的菜單；按“確認(rèn)”鍵，即進(jìn)入箭頭指向的下一級菜單；按“返回”鍵，即返回上一級菜單，如此類推。詳細(xì)菜單顯示如下：“復(fù)位”鍵：歡迎使用光纖通信系統(tǒng)平臺解放軍理工大學(xué) 南京潤眾科技公司 “開始”鍵：1：碼型變換實驗2：光纖傳輸實驗3：光纖測量實驗4：光纖系統(tǒng)實驗 子菜單：1：碼型變換實驗01 CMI碼PN（固定碼型、速率的m序列，下同）02 CMI碼設(shè)置（由SW101撥碼器設(shè)置的8比特數(shù)據(jù)，下同）0

11、3 5B1C碼設(shè)置04 5B6B碼設(shè)置05 擾碼PN06 擾碼設(shè)置07 HDB3碼PN08 HDB3碼設(shè)置09 AMI碼PN0A AMI碼設(shè)置2：光纖傳輸實驗01 窄脈沖（頻率256K，脈寬：15ns）02 USB數(shù)據(jù)03 串口數(shù)據(jù)04 PCM數(shù)據(jù)（A/D轉(zhuǎn)換）05 E1數(shù)據(jù)傳輸（標(biāo)準(zhǔn)的2.048MHZ數(shù)據(jù)）3：光纖測量實驗01 平均發(fā)光功率02 接收靈敏度正常/誤碼03 誤碼0/10000收數(shù)據(jù)：誤碼數(shù)： 04 誤碼1/10000收數(shù)據(jù)：誤碼數(shù)：4：光纖系統(tǒng)實驗（數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)） 時隙1時隙2時隙3時隙4時隙5時隙6時隙7時隙8幀頭PCM1PCM2空空設(shè)置信令數(shù)據(jù)六、使用注意點(diǎn)1. 進(jìn)行鉚孔連

12、接時，務(wù)必注意鉚孔標(biāo)注的箭頭方向：指向鉚孔，說明此鉚孔為信號輸入孔；背離鉚孔，說明此鉚孔為信號輸出孔。請勿將兩輸出鉚孔短接。2. 進(jìn)行鉚孔連接時，連接線接頭插入鉚孔后，輕輕旋轉(zhuǎn)一個小角度，接頭將和鉚孔鎖死；拔出時，回轉(zhuǎn)一個小角度即可輕松拔出，切勿使用莽力，以免插頭針斷在鉚孔中。使用方法可參考光盤中的影象片段。3. 光器件連接：在摘掉光接口保護(hù)套前，請確保實驗臺板面清潔，注意收集好接口保護(hù)套；光接頭連接時，請預(yù)先了解接頭的結(jié)構(gòu)，手持接頭金屬部分，按接口的軸線方向輕插輕拔，防止損壞纖芯；4. 使用光纖時，注意不要過度彎曲（直徑不得小于4cm）、扭曲、擠壓或拉扯光纖。因為纖芯玻璃細(xì)纖維，非常的脆弱，

13、使用時請務(wù)必注意。纖芯斷開或出現(xiàn)傷痕，光信號的功率將嚴(yán)重衰耗，出現(xiàn)斷路或增加誤碼。5. 數(shù)據(jù)發(fā)送單元的SW101紅色撥碼器，有8位獨(dú)立的開關(guān)組合。白色開關(guān)往上，對應(yīng)的輸出序列為1；白色開關(guān)往下，對應(yīng)的輸出序列為0。設(shè)置時需輕輕撥動。6. 若不作特殊說明，本實驗平臺輸出的串行數(shù)字序列，低位在前，高位在后。在示波器上觀測到的波形即低位在窗口的左端，高位在窗口的右端。第一章 光纖通信認(rèn)知實驗實驗1 光纖、光纜的識別實驗一、實驗?zāi)康?.了解光纖結(jié)構(gòu)和分類；2.掌握單模、多模光纖的識別方法；3.掌握尾纖波長的測試方法。二、實驗儀器1.光纖通信實驗箱2.單模光纖3.多模光纖三、基本原理（一）光纖的概念光纖

14、是光學(xué)纖維的簡稱，它是一種橫截面很小的可繞透明長絲，在長距離內(nèi)具有束縛和傳輸光的作用。圖1.1.1是光纖結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可以看出，一般的光纖都是由纖芯、包層和外套涂敷層三部分組成。纖心由高度透明的材料制成；包層的折射率略小于纖心，從而造成一種光波導(dǎo)效應(yīng)，使大部分的電磁場被束縛在纖心中傳輸；涂敷層作為光纖的保護(hù)層，用于抵制外界水氣的侵蝕和機(jī)械的擦傷，同時加強(qiáng)光纖的機(jī)械強(qiáng)度。在涂層外，往往加有塑料外套。外套涂敷層包層區(qū)纖芯區(qū)圖1.1.1 光纖結(jié)構(gòu)示意圖為了便于工程上的安裝和敷設(shè)，常常將若干根光纖組合成光纜。光纜的結(jié)構(gòu)繁多，我國較為普遍采用層絞式和骨架式兩種結(jié)構(gòu)。光纜中的鋼質(zhì)加強(qiáng)心，一方面是為了提

15、高其抵抗張力的能力；另一方面由于鋼質(zhì)心的熱膨脹系數(shù)小于塑料，所以它能抵制塑料的伸縮從而使光纜的溫度特性有所改善。見圖1.1.2層絞式光纜結(jié)構(gòu)。外護(hù)套包帶光纖加強(qiáng)心圖1.1.2 層絞式光纜結(jié)構(gòu)（二）光纖的分類光纖有很多種分類方法。按其傳輸光波的模式的數(shù)量來分，有單模光纖與多模光纖兩大類。它們的結(jié)構(gòu)不同，因而各具不同的特性與用途。在一定工作波長下，多模光纖是能夠傳輸許多模式的介質(zhì)波導(dǎo)，而單模光纖只傳輸基模。1.多模光纖用來傳輸多種模式光波的光纖稱為多模光纖，模式的數(shù)目取決于芯徑、數(shù)值孔徑（接收角）、折射率分布特性和波長。將單模光纖的纖芯增大，光纖將成為多模光纖。多模光纖的纖芯直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單模光纖，

16、一般為50-200m。在臨界角內(nèi)，各個模式的入射光波分別以不同角度，在光纖內(nèi)的纖芯與包層的的界面處發(fā)生全反射而沿光纖傳輸。突變型多模光纖的纖芯部分折射率保持不變，而在纖芯與包層的界面折射率發(fā)生突變。這種光纖模間群時延時差大，一般傳輸帶寬為100MHzKm。常做成大芯徑（例如100m）、大數(shù)值孔徑（例如NA大于0.3）光纖，提高光源與光纖的耦合效率，適用于短距離、小容量的系統(tǒng)。這種光纖的使用相當(dāng)廣泛。2.單模光纖用來傳輸單一基模光波的光纖稱為單模光纖，它要求入射光的波長大于光纖的截止波長，單模光纖的纖芯直徑很小，一般為5-10m。單模光纖對于光的傳輸損耗將是最小的，因為光場只在光纖的中心傳導(dǎo)。但

17、是由于纖芯直徑很小，對于光纖與光源的耦合及光纖之間的接續(xù)將帶來明顯困難。單模光纖可徹底消除模間色散，在波長為1.27m時，材料色散趨近于零，或者可以使得材料色散與波導(dǎo)色散相抵消。因此，長距離大容量的長途通信干線及跨洋海底光纜線路全部采用單模光纖。由于1.55m波長時單模光纖的損耗更低，人們已研究了使光纖的零色散波長移到1.55m的技術(shù)和使激光器（LD）的頻譜更窄的技術(shù)，以求同時達(dá)到最低的損耗及最寬的帶寬，從而最大限度地增大中繼距離及信息容量。3.識別單模光纖與多模光纖的方法識別單模光纖與多模光纖的基本方法是從光纖的產(chǎn)品規(guī)格代號中去了解。如我國光纖光纜型號的規(guī)格代號的第二部分用J代表多模漸變型光

18、纖，用T代表多模階躍型光纖，用Z代表多模準(zhǔn)階躍型光纖，用D代表單模光纖。其次是從光纖的纖芯直徑去識別。單模光纖的芯徑很細(xì)，通常芯徑小于10m；多模光纖的芯徑比單模光纖大幾倍。第三種方法是從光纖外套的顏色上識別。通常黃色和白色表示單模光纖，橙色表示多模光纖。本實驗系統(tǒng)配置的光纖外套是黃色的和白色的為單模。4.尾纖波長的測試光纖線路的兩端一般是通過一段短光纖把線路與光端機(jī)連接起來的。這一段短光纖長度為3米或5米、10米，因其位置處于光纖線路的尾部，故常稱為尾纖。尾纖的傳輸特性有工作波長、信號傳輸模式、帶寬與損耗等，通常這些通過光纖光纜的型號標(biāo)志來識別，也可以用儀表來測試。每種光纖都有特定的工作波長

19、，當(dāng)注入光信號的波長等于工作波長時，光纖損耗最小，反之光纖損耗增大。因此把不同波長的光信號注入光纖，測量光纖損耗，當(dāng)光纖損耗最小時，該光信號的波長即為尾纖的工作波長。（三）一般成品光纖的主要參數(shù)1. 光纖的纖芯折射率分布纖芯折射率分布一般分為兩類，即梯度型和階躍型。階躍型：光纖的纖芯折射率高于包層折射率，使得輸入的光能在纖芯一包層交界面上不斷產(chǎn)生全反射而前進(jìn)。這種光纖纖芯的折射率是均勻的，包層的折射率稍低一些。光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的，只有一個臺階，所以稱為階躍型折射率多模光纖，簡稱階躍光纖，也稱突變光纖。這種光纖的傳輸模式很多，各種模式的傳輸路徑不一樣，經(jīng)傳輸后到達(dá)終點(diǎn)的時間也不

20、相同，因而產(chǎn)生時延差，使光脈沖受到展寬。所以這種光纖的模間色散高，傳輸頻帶不寬，傳輸速率不能太高，用于通信不夠理想，只適用于短途低速通訊，比如：工控。但單模光纖由于模間色散很小，所以單模光纖都采用突變型。漸變型光纖：為了解決階躍光纖存在的弊端，人們又研制、開發(fā)了漸變折射率多模光纖，簡稱漸變光纖。光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高次模的光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。漸變光纖的包層折射率分布與階躍光纖一樣，為均勻的。漸變光纖的纖芯折射率中心最大，沿纖芯半徑方向逐漸減小。由于高次模和低次模的光線分別在不同的折射率

21、層界面上按折射定律產(chǎn)生折射，進(jìn)入低折射率層中去，因此，光的行進(jìn)方向與光纖軸方向所形成的角度將逐漸變小。同樣的過程不斷發(fā)生，直至光在某一折射率層產(chǎn)生全反射，使光改變方向，朝中心較高的折射率層行進(jìn)。這時，光的行進(jìn)方向與光纖軸方向所構(gòu)成的角度，在各折射率層中每折射一次，其值就增大一次，最后達(dá)到中心折射率最大的地方。在這以后。和上述完全相同的過程不斷重復(fù)進(jìn)行，由此實現(xiàn)了光波的傳輸。可以看出，光在漸變光纖中會自覺地進(jìn)行調(diào)整，從而最終到達(dá)目的地，這叫做自聚焦。2. 光纖的尺寸一般光纖的外徑是125m,單模光纖纖芯芯徑是9-10m，多模光纖的纖芯芯徑是40-50m，同心度偏差1-5m，這是對于光纖通信所用光

22、纖的尺寸。3. 光纖的傳播損耗引起光纖損耗的原因主要有四方面：(1) 光纖的吸收損耗，這是由于光纖材料和雜質(zhì)對光能的吸收而引起的，它們把光能以熱能的形式消耗于光纖中，是光纖損耗中重要的損耗，吸收損耗包括以下幾種： 1物質(zhì)本征吸收損耗 這是由于物質(zhì)固有的吸收引起的損耗。它有兩個頻帶，一個在近紅外的812m區(qū)域里，這個波段的本征吸收是由于振動。另一個物質(zhì)固有吸收帶在紫外波段，吸收很強(qiáng)時，它的尾巴會拖到0.71.1m波段里去。 2摻雜劑和雜質(zhì)離子引起的吸收損耗 光纖材料中含有躍遷金屬如鐵、銅、鉻等，它們有各自的吸收峰和吸收帶并隨它們價態(tài)不同而不同。由躍遷金屬離子吸收引起的光纖損耗取決于它們的濃度。另

23、外，OH存在也產(chǎn)生吸收損耗，OH的基本吸收極峰在2.7m附近，吸收帶在0.51.0m范圍。對于純石英光纖，雜質(zhì)引起的損耗影響可以不考慮。 3原子缺陷吸收損耗 光纖材料由于受熱或強(qiáng)烈的輻射，它會受激而產(chǎn)生原子的缺陷，造成對光的吸收，產(chǎn)生損耗，但一般情況下這種影響很小。 (2) 光纖的散射損耗 光纖內(nèi)部的散射，會減小傳輸?shù)墓β?，產(chǎn)生損耗。散射中最重要的是瑞利散射，它是由光纖材料內(nèi)部的密度和成份變化而引起的。 光纖材料在加熱過程中，由于熱騷動，使原子得到的壓縮性不均勻，使物質(zhì)的密度不均勻，進(jìn)而使折射率不均勻。這種不均勻在冷卻過程中被固定下來，它的尺寸比光波波長要小。光在傳輸時遇到這些比光波波長小，帶

24、有隨機(jī)起伏的不均勻物質(zhì)時，改變了傳輸方向，產(chǎn)生散射，引起損耗。另外，光纖中含有的氧化物濃度不均勻以及摻雜不均勻也會引起散射，產(chǎn)生損耗。 (3) 波導(dǎo)散射損耗 這是由于交界面隨機(jī)的畸變或粗糙所產(chǎn)生的散射，實際上它是由表面畸變或粗糙所引起的模式轉(zhuǎn)換或模式耦合。一種模式由于交界面的起伏，會產(chǎn)生其他傳輸模式和輻射模式。由于在光纖中傳輸?shù)母鞣N模式衰減不同，在長距離的模式變換過程中，衰減小的模式變成衰減大的模式，連續(xù)的變換和反變換后，雖然各模式的損失會平衡起來，但模式總體產(chǎn)生額外的損耗，即由于模式的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生了附加損耗，這種附加的損耗就是波導(dǎo)散射損耗。要降低這種損耗，就要提高光纖制造工藝。對于拉得好或質(zhì)量高

25、的光纖，基本上可以忽略這種損耗。 （4）光纖彎曲產(chǎn)生的輻射損耗 光纖是柔軟的，可以彎曲，可是彎曲到一定程度后，光纖雖然可以導(dǎo)光，但會使光的傳輸途徑改變。由傳輸模轉(zhuǎn)換為輻射模，使一部分光能滲透到包層中或穿過包層成為輻射模向外泄漏損失掉，從而產(chǎn)生損耗。當(dāng)彎曲半徑大于510cm時，由彎曲造成的損耗可以忽略。 4. 數(shù)值孔徑入射光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸,只是在某個角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。數(shù)值孔徑是描述光纖受光程度的參數(shù)，通常用光從空氣入射到纖芯允許的最大入射角的正弦值來描述。5. 帶寬帶寬是光纖的一個重要參數(shù)，它使?jié)u變型光纖像一個低通濾波器一樣，對光發(fā)射機(jī)的功

26、率調(diào)制產(chǎn)生影響。它使光纖的傳輸函數(shù)的大小隨調(diào)制頻率升高而減小，而在整個頻譜內(nèi)的相關(guān)相位失真保持很小。為計算方便，這種頻響可以近似為一個等效的高斯低通濾波器，最高帶寬僅可能在某一個波長上發(fā)生，對于其它波長，帶寬將減少下來，那帶寬是波長的函數(shù)。其低通濾波器的截止頻率與玻璃組成材料及剖面折射率分布有關(guān)。6. 有效截止波長這是描述單模光纖的一個重要參數(shù)。它表明，在單模光纖的波長域中僅可以傳播的模，所謂截止波長是指基模。測量有效截止波長的方法有多種，一般采用撓曲法，在這種方法中，首先將一段光纖在直線狀態(tài)下測量一下?lián)p耗；然后在彎曲狀態(tài)下測量損耗。這樣可以推算出由于彎曲增加的衰耗，而有效截止波長就是這樣定義

27、的，在截止波長下由于彎曲增加的損耗是0.1dB。當(dāng)工作頻率低于這個截止波長所對應(yīng)的頻率時，規(guī)定的傳播模不能存在，大于截止波長的相應(yīng)頻率的光進(jìn)入包層區(qū)域損耗掉。這個名詞是從以前波導(dǎo)理論研究中借用來的。7. 模場直徑這是單模光纖的另一重要參數(shù)，也稱為光點(diǎn)尺寸。在單模光纖中主要傳送的是基模，而模場直徑與基模光斑的大小有關(guān)，它以基模場強(qiáng)減少到1/e處的寬度來定標(biāo)，它表征入纖的光功率分布。四、實驗要求本實驗要求了解和掌握光纖的結(jié)構(gòu)、分類和特性參數(shù)，能夠快速準(zhǔn)確的區(qū)分單?；蛘叨嗄ｎ愋偷墓饫w。實驗2 電光、光電轉(zhuǎn)換傳輸實驗一、實驗?zāi)康?.了解本實驗系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)2.初步了解完整光通信的基本組成結(jié)構(gòu)；3.

28、掌握光通信的通信原理。二、實驗儀器1.光纖通信實驗箱2.20M雙蹤示波器3.FC-FC單模尾纖 1根4.信號連接線 2根三、基本原理本實驗系統(tǒng)主要由兩大部分組成：電端機(jī)部分、光信道部分。電端機(jī)又分為電信號發(fā)射和電信號接收兩子部分，光信道又可分為光發(fā)射端機(jī)、光纖、光接收端機(jī)三個子部分。實驗系統(tǒng)（光通信）基本組成結(jié)構(gòu)（光通信）如下圖所示：光 電電 光電發(fā)射電接收光發(fā)射光接收TX1310RX1310 光纖 1310nmLD+單模圖1.2.1 實驗系統(tǒng)基本組成結(jié)構(gòu)在本實驗系統(tǒng)中，電發(fā)射部分可以是M序列，可以是各種線路編碼（CMI、5B6B、5B1P等），也可以是語音編碼信號或者視頻信號等，光信道可以是

29、1310nmLD+單模光纖組成，可以是1550nmLD+單模光纖組成，也可以是850nmLED+多模光纖（選配）組成。需要說明的是本實驗系統(tǒng)中提供的兩種工作波長的數(shù)字光端機(jī)，都是一體化結(jié)構(gòu)。光端機(jī)包括光發(fā)射端機(jī)TX（集成了調(diào)制電路、自動功率控制電路、激光管、自動溫度控制等），光接收端機(jī)RX（集成了光檢測器、放大器、均衡和再生電路）。其數(shù)字電信號的輸入輸出口，都由銅鉚孔開放出來，可自行連接。一體化數(shù)字光端機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如下： P202/P204TX1310/1550 TX光接收輸入光發(fā)射輸出光纖圖1.2.2 一體化數(shù)字光端機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖四、實驗步驟1.關(guān)閉系統(tǒng)電源，將光跳線分別連接TX1310、R

30、X1310兩法蘭接口（選擇工作波長為1310nm的光信道），注意收集好器件的防塵帽。2.打開系統(tǒng)電源，液晶菜單選擇“碼型變換實驗CMI碼PN”。確認(rèn)，即在P101鉚孔輸出32KHZ的15位m序列。3. 示波器測試P101鉚孔波形，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出。4. 用信號連接線連接P101、P201兩鉚孔，示波器A通道測試TX1310測試點(diǎn)，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出，調(diào)節(jié)W201即改變送入光發(fā)端機(jī)信號（TX1310）幅度，最大不超過5V。即將m序列電信號送入1310nm光發(fā)端機(jī)，并轉(zhuǎn)換成光信號從TX1310法蘭接口輸出。5.示波器B通道測試光收端機(jī)輸出電信號的P202測試點(diǎn)，看是否有與TX1310測試點(diǎn)一

31、樣或類似的信號波形。6.按“返回”鍵，選擇“碼型變換實驗CMI碼設(shè)置”并確認(rèn)。改變SW101撥碼器設(shè)置（往上為1，往下為0），以同樣的方法測試，驗證P202和TX1310測試點(diǎn)波形是否跟著變化。7.輕輕擰下TX1310或RX1310法蘭接口的光跳線，觀測P202測試點(diǎn)的示波器B通道是否還有信號波形？重新接好，此時是否出現(xiàn)信號波形。8.以上實驗都是在同一臺實驗箱上自環(huán)測試，如果要求兩實驗箱間進(jìn)行雙工通信，如何設(shè)計連接關(guān)系，設(shè)計出實驗方案，并進(jìn)行實驗。9.關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除各光器件并套好防塵帽。注：本實驗也可選擇選擇工作波長為1550nm和擴(kuò)展模塊的光信道五、實驗結(jié)果1.畫出實驗過程中測試波形，標(biāo)

32、上必要的實驗說明。2.結(jié)合實驗步驟，敘述光通信的信號變換、傳輸過程。3.畫出兩實驗箱間進(jìn)行雙工通信的連接示意圖，標(biāo)上必要的實驗說明。4.如果將光跳線分別連接TX1310、RX1550兩法蘭接口，P204測試點(diǎn)是否有信號，信號與TX1310是否一樣，寫出你的答案，通過實驗驗證你的答案。第二章 光發(fā)射端機(jī)指標(biāo)測試實驗在光纖通信中，首先要將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，最常用的光源是半?dǎo)體激光器和發(fā)光二極管。之所以用半導(dǎo)體光源，是因為：1半導(dǎo)體光源體積小，發(fā)光面積可以與光纖芯徑相比較，從而有較高的偶合效率；2發(fā)射光波長適合在光纖中低損耗傳輸；3可以直接進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，即只要將信號電流注入半導(dǎo)體光源，就可以得到相

33、應(yīng)的光信號輸出；4可靠性較高，尤其是半導(dǎo)體激光器，不僅發(fā)射功率大，偶合效率高、響應(yīng)速度快，而且發(fā)射光的相干性也較好，在一些高速率、大容量的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。本實驗系統(tǒng)中，提供了半導(dǎo)體激光器和半導(dǎo)體發(fā)光二極管兩種光源。本章節(jié)中將對半導(dǎo)體激光器的指標(biāo)進(jìn)行測量。實驗1 數(shù)字光發(fā)端機(jī)的平均光功率測量一、實驗?zāi)康?.了解數(shù)字光發(fā)端機(jī)平均光功率的指標(biāo)要求2.掌握光發(fā)端機(jī)輸出光功率的測試方法二、實驗儀器1.光纖通信實驗箱2.20M雙蹤示波器3.光功率計（FC-FC單模尾纖）4.信號連接線 1根三、基本原理平均光功率是指給光發(fā)端機(jī)的數(shù)字驅(qū)動電路送入一偽隨機(jī)碼二進(jìn)制序列為測試信號，用光功率計直接測

34、試光發(fā)端機(jī)的光功率，此數(shù)值即為數(shù)字發(fā)送單元的平均光功率。平均光功率是在額定電流下測得的，否則結(jié)果有偏差。實驗測量結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示：電 光數(shù)字序列光發(fā)射端 機(jī)TX1310 PFC-FC圖2.1.1 平均光功率測試結(jié)構(gòu)示意圖四、實驗步驟1.關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照圖2.1.1將1310nm光發(fā)射端機(jī)的TX1310法蘭接口、FC-FC單模尾纖、光功率計連接好（P101P201，TX1310通過尾纖接到光功率計），注意收集好器件的防塵帽。2.打開系統(tǒng)電源，液晶菜單選擇“碼型變換實驗- CMI碼設(shè)置” 確認(rèn)，即在P101鉚孔輸出32KHZ的SW101撥碼器設(shè)置的8比特周期性序列，如。3. 示波器測試P10

35、1鉚孔波形，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出。4. 用信號連接線連接P101、P201兩鉚孔，示波器A通道測試TX1310測試點(diǎn)，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出，調(diào)節(jié)W201即改變送入光發(fā)端機(jī)信號（TX1310）幅度最大（不超過5V），記錄信號電平值。即將撥碼器設(shè)置序列電信號送入1310nm光發(fā)端機(jī)，并轉(zhuǎn)換成光信號從TX1310法蘭接口輸出。5. 調(diào)節(jié)光功率計工作波長“1310nm”、單位“dBm”，讀取此時光功率P，即為1310nm光發(fā)射端機(jī)在正常工作情況下，對于撥碼器設(shè)置32K的序列的平均光功率，記錄碼型和光功率6. 撥碼器設(shè)置其它序列組合，W201保持不變，記錄碼型和對應(yīng)的輸出光功率，得出你的結(jié)論。7.按返回

36、鍵，液晶菜單選擇“碼型變換實驗CMI碼PN”。確認(rèn)，即在P101鉚孔輸出32KHZ的15位m序列。以同樣的方法測試，記錄碼型、速率和平均光功率值。8. 按返回鍵，液晶菜單選擇“光纖測量實驗平均光發(fā)功率”。確認(rèn)，即在P103（P108）鉚孔輸出1KHZ的31位m序列。以同樣的方法測試，記錄碼型、速率和平均光功率值。9. 對比步驟7、步驟8測得數(shù)據(jù)，得出你的結(jié)論。10.改變W201值，以同樣的方法測試，記錄TX1310點(diǎn)信號電平值和對應(yīng)的輸出光功率，得出你的結(jié)論。11. 關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除各光器件并套好防塵帽。注：本實驗也可選擇選擇工作波長為1550nm的LD光發(fā)射端機(jī)，或者激光/探測器性能測試擴(kuò)

37、展模塊。光功率計的使用可參考其配套資料。五、實驗結(jié)果1.記錄數(shù)字光發(fā)射端機(jī)的平均光功率，標(biāo)上必要的實驗參數(shù)說明，歸納出光發(fā)射機(jī)輸出的光功率與輸入電信號的那些參數(shù)有關(guān)。實驗2 數(shù)字光發(fā)端機(jī)的消光比測量一、實驗?zāi)康?.了解數(shù)字光發(fā)端機(jī)的消光比的指標(biāo)要求2.掌握數(shù)字光發(fā)端機(jī)的消光比的測試方法二、實驗儀器1.光纖通信實驗箱2.20M雙蹤示波器3.光功率計（FC-FC單模尾纖）4.信號連接線 1根三、基本原理消光比指光發(fā)射端機(jī)的數(shù)字驅(qū)動電路送全“0”碼，測得此時的光功率P0；給光發(fā)射端機(jī)的數(shù)字驅(qū)動電路送全“1”碼，測得此時的光功率P1，將P0、P1代入公式：（dB） （式2.1.1）即得到光發(fā)射端機(jī)的消

38、光比。實驗測量結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示：電 光自編數(shù)據(jù)序列光發(fā)射端 機(jī)TX1310 PFC-FC全0全1圖2.2.1 平均光功率測試結(jié)構(gòu)示意圖四、實驗步驟1.關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照圖2.2.1將1310nm光發(fā)射端機(jī)的TX1310法蘭接口、FC-FC單模尾纖、光功率計連接好（P101P201，TX1310通過尾纖接到光功率計），注意收集好器件的防塵帽。2.打開系統(tǒng)電源，液晶菜單選擇“碼型變換實驗- CMI碼設(shè)置” 確認(rèn)，即在P101鉚孔輸出32KHZ的SW101撥碼器設(shè)置的8比特周期性序列，如。3. 示波器測試P101鉚孔波形，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出。4. 用信號連接線連接P101、P201兩鉚孔，示波

39、器A通道測試TX1310測試點(diǎn)，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出，調(diào)節(jié)W201即改變送入光發(fā)端機(jī)信號（TX1310）幅度最大（不超過5V），記錄信號電平值。即將撥碼器設(shè)置序列電信號送入1310nm光發(fā)端機(jī)，并轉(zhuǎn)換成光信號從TX1310法蘭接口輸出。5. 調(diào)節(jié)光功率計工作波長“1310nm”、單位“mW”，設(shè)置撥碼器SW101為，讀取此時光功率P1，即為1310nm光發(fā)射端機(jī)在正常工作情況下，對于全1碼的輸出光功率，記錄碼型和光功率。6. 撥碼器SW101設(shè)置為，W201保持不變，記錄碼型和對應(yīng)的輸出光功率P0。7將P0、P1代入公式2.1.1，算出此數(shù)字光端機(jī)的消光比EXT。8關(guān)閉系統(tǒng)按電源，拆除各光器件

40、并套好防塵帽。注：本實驗如選用平臺上的兩個數(shù)字光端機(jī)，由于其一體化設(shè)計時作過處理，因此輸入全“0”時光功率計測不出光功率（很?。?，即消光比為無窮，這里可讓學(xué)生學(xué)會測試方法。如實驗箱配有激光和探測器性能測試模塊，學(xué)生可用此模塊進(jìn)行測試。五、實驗結(jié)果1.記錄數(shù)字光發(fā)射端機(jī)的消光比，標(biāo)上必要的實驗說明。2.光纖通信系統(tǒng)中的消光比大小對系統(tǒng)傳輸特性有何影響？為什么？實驗3 半導(dǎo)體LD光源的P-I曲線繪制實驗一、實驗?zāi)康?. 了解半導(dǎo)體激光器平均輸出光功率與注入電流的關(guān)系2. 掌握半導(dǎo)體激光器P-I曲線的測試及繪制方法二、實驗儀器1.光纖通信實驗箱（激光/探測器性能測試擴(kuò)展模塊）2.20M雙蹤示波器3.

41、光功率計4.電流表。5.小平口螺絲刀6.信號連接線 1根三、實驗原理1. 半導(dǎo)體激光器的功率特性示意圖pIth I自發(fā)輻射受激輔射輸入電信號輸入光信號圖2.3.1 激光器的功率特性示意圖半導(dǎo)體激光器的輸出光功率P與驅(qū)動電流I的關(guān)系如圖2.3.1所示，該特性有一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)，相應(yīng)的驅(qū)動電流稱為門限電流（或稱閥值電流），用Ith表示。在門限電流以下，激光器工作于自發(fā)輻射，輸出熒光，功率很小，通常小于100pw；在門限電流以上，激光器工作于受激輔射，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，但由于雙異質(zhì)結(jié)包含兩個PN結(jié)，所以在正常工作電流下激光器兩極

42、間的電壓為1.2V。 P-I特性是選擇半導(dǎo)體激光器的重要依據(jù)，在選擇時，應(yīng)選閥值電流Ith盡可能小，Ith對應(yīng)P值小的半導(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)動信號太大，給驅(qū)動電路帶來麻煩：斜率太大，則會出現(xiàn)光反射噪聲及使自動光功率控制環(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，也即激活介質(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

43、始出現(xiàn)凈增益的條件稱為閥值條件。一般用注入電流值來標(biāo)定，也即閥值電流Ith，當(dāng)輸入電流小于Ith時，其輸出光為非相干的熒光，類似于LED發(fā)出光，當(dāng)電流大于Ith時，則輸出光為激光，且輸入電流和輸出光功率成線性關(guān)系。該實驗就是對該線性關(guān)系進(jìn)行測量，以驗證P-I的線性關(guān)系。在實驗中所用到半導(dǎo)體激光器其輸出波長為1310nm,帶尾纖及FC型接口。實驗中半導(dǎo)體激光器電流的確定通過測量串聯(lián)在光端機(jī)信號輸入電路中電流表的電流值。電 光測試數(shù)據(jù)光發(fā)射端 機(jī)P02 PFC頭細(xì)尾纖圖2.3.2 P-I曲線測試連接示意圖IK02四、實驗步驟1.關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照圖2.3.2將激光/探測器性能測試擴(kuò)展模塊、光功率計

44、、電流表表連接好。2將電流表（直流檔）接P02，P03，正表筆接P02，負(fù)表筆接P03，將K02跳線器拔掉。3K01跳線器插入左側(cè)數(shù)字電路。4用錨孔連接線將P01數(shù)字信號輸入口接地。5. 加電后即可開始實驗。6. 按照下表調(diào)整W01，達(dá)到相應(yīng)的電流值（順時針調(diào)電流減小），測出與電流相對應(yīng)的光功率。9.5電流I（mA）功率P（dB）44.555.566.577.588.591010.51111.51212.51313.51414.5157.以橫軸為為電流I，縱軸為功率P，按照上表畫出其相應(yīng)的P-I曲線。注：因本實驗?zāi)K采用直徑0.9mm細(xì)尾纖，在將發(fā)端光纖頭卸下并連接光功率計的操作過程中，請務(wù)必

45、小心，不可過度彎曲、扭曲、拉扯尾纖。本實驗也可選擇選擇工作波長為850nm的LED光發(fā)射端機(jī)（擴(kuò)展板）。五、實驗結(jié)果1.整理P、I數(shù)據(jù)，繪制P-I曲線。2.若配置的LED的850nm光傳輸系統(tǒng)模塊，測試LED光源的P-I曲線，對比測試的1310nmLD的P-I曲線有什么不同，得出你的結(jié)論。實驗4 自動光功率控制（APC）測試一、實驗?zāi)康?.了解自動光功率控制的目的2.掌握自動光功率控制的測量方法二、實驗儀器1.光纖通信實驗箱（激光/探測器性能測試擴(kuò)展模塊）2.光功率計3.電流表。三、實驗原理在光纖通訊系統(tǒng)中，光發(fā)送電路主要由光源驅(qū)動器、光源（主要是半導(dǎo)體光源，包括LED、LD等）、光功率自動控

46、制電路（APC）、檢測器、溫度自動控制（ATC）以及告警電路等部分組成。要使半導(dǎo)體激光器克服供電電源波動、器件老化等因素的影響，確保激光器輸出功率穩(wěn)定，就必須設(shè)計自動功率控制（APC）電路。電信號輸入接口電路驅(qū)動電路APC電路圖2.4.1 LD自動功率控制（APC）結(jié)構(gòu)框圖光發(fā)端機(jī)光信號輸出光檢測器如上圖，光發(fā)射機(jī)發(fā)出的光經(jīng)光電檢測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。電流檢測電路檢測，光發(fā)射機(jī)發(fā)出的功率變小時，由電流反饋電流增大光發(fā)射機(jī)的調(diào)制的電流，增大光功率，達(dá)到自動光功率控制的目的。四、實驗步驟1. 將激光器尾纖輸出頭從法蘭上旋下，接上光功率計。2. 電流表（直流檔）插入P02，P03，正表筆接P02

47、，負(fù)表筆接P03，將K02跳線器拔掉。3. K01跳線器插入左側(cè)數(shù)字電路。4. 加電后即可開始實驗。5. 要測出自動光功率控制（APC）的結(jié)果，需要將無APC和有APC進(jìn)行比較。按照下表進(jìn)行測試：無APC（K03跳線插入右側(cè)）有APC（K03跳線插入左側(cè)）P01接地，調(diào)整W01，使電流指示為6mA6mA測出信號為0時的功率P01接上數(shù)字信號，測出此時的電流P01接上數(shù)字信號，測出此時的功率6. 將所測數(shù)據(jù)填入上表，從上表看出，有APC時，接與不接信號，電流和功率變化較小，而無APC時，電流和功率變化比較大。所以，可以看出當(dāng)激光器輸出光功率突然變化時，APC電路將自動調(diào)整其輸出功率，確保激光器輸

48、出功率穩(wěn)定。上面實驗參數(shù)，驗證了APC電路對光功率突然變大的影響。另外，也可驗證APC電路對光功率突然變小的影響，請實驗者自行設(shè)計實驗方案，寫出實驗步驟。 第三章 常用光無源器件測試實驗在光纖傳輸系統(tǒng)中，使用的光無源器件大體上可分下面兩類。（1）連接部件 可用于光纖與光纖之間、光纖與設(shè)備之間、設(shè)備與設(shè)備之間或者設(shè)備與測試儀器之間的活動連接；連接部件也可以組成功能部件，成為設(shè)備的一部分。（2）功能部件功能部件包括光波分復(fù)用解復(fù)用器、光衰減器、光分路耦合器、光隔離器、光開關(guān)等。用這些部件完成光纖傳輸系統(tǒng)中的有關(guān)功能。在光纖傳輸系統(tǒng)中，設(shè)計光無源器件時，應(yīng)注意下面四個問題：第一、使用方便。光無源器件

49、要像一般電氣無源器件一樣，容易操作、使用、維護(hù)。第二、適應(yīng)光纖系統(tǒng)要求。光無源器件應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)接口，以便于連接到系統(tǒng)中使用。第三、高可靠性。光無源器件性能應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定可靠，能經(jīng)受多次重復(fù)插拔、溫度循環(huán)變化以及沖擊振動等環(huán)境的考驗。第四、體積小重量輕。光無源器件的體積與重量應(yīng)與其它光線路有源器件、光纖相匹配；體積要小，重量要輕。在本章節(jié)中，將對下列光無源器件的指標(biāo)進(jìn)行測量，實驗內(nèi)容根據(jù)配置的光器件有所調(diào)整。（1） 光衰減器（2） 光隔離器（3） 波分復(fù)用解復(fù)用器（4） 光分路器 實驗1 光纖活動連接器一、實驗?zāi)康?.了解光活動連接器結(jié)構(gòu)和分類；2.掌握活動連接器的正確使用方法；3.掌握活動連接器的主要

50、特性參數(shù)的測試方法。二、實驗儀器1.光纖通信實驗箱2.20M雙蹤示波器3.光功率計（FC單模尾纖）4.FC-FC活動連接器（待測）5.FC-Y型分路器（1:1，1310nm或1550nm）6.FC-FC單模尾纖7.信號連接線 1根三、基本原理在安裝任何光纖系統(tǒng)時，都必須考慮以低損耗的方法把光纖或光纜相互連接起來，以實現(xiàn)光鏈路的接續(xù)。光纖鏈路的接續(xù)，又可以分為永久性的和活動性的兩種。永久性的接續(xù)，大多采用熔接法、粘接法或固定連接器來實現(xiàn)；活動性的接續(xù)，一般采用活動連接器來實現(xiàn)。本章節(jié)將對活動連接器做一簡單的介紹。光纖活動連接器，俗稱活接頭，一般稱為光纖連接器（法蘭），是用于連接兩根光纖或光纜形成

51、連續(xù)光通路的可以重復(fù)使用的無源器件，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在光纖傳輸線路、光纖配線架和光纖測試儀器、儀表中，是目前使用數(shù)量最多的光無源器件。（一）光纖連接器的性能如下：光纖連接器的性能，首先是光學(xué)性能，此外還要考慮光纖連接器的互換性、重復(fù)性、抗拉強(qiáng)度、溫度和插拔次數(shù)等。 （1）光學(xué)性能：對于光纖連接器的光性能方面的要求，主要是插入損耗和回波損耗這兩個最基本的參數(shù)。插入損耗（Insertion Loss）插入損耗定義為光纖中的光信號通過活動連接器之后，其輸出光功率相對輸入光功率的比率的分貝比。其表達(dá)式為 （式3.1.1）其中P2輸入端的光功率，P1輸出端的光功率。插入損耗越小越好。從理論上講影響插入損耗的

52、主要因素有以下幾種：纖芯錯位損耗、光纖傾斜損耗、光纖端面間隙損耗、光纖端面的菲涅耳反射損耗、纖芯直徑不同損耗、數(shù)值孔徑不同損耗。不管那種損耗都和生產(chǎn)工藝有關(guān)，因此生產(chǎn)工藝技術(shù)是關(guān)鍵?；夭〒p耗（Return Loss, Reflection Loss）回波損耗又稱反射損耗，是指在光纖連接處，后向反射光相對于輸入光的比率的分貝數(shù)，其表達(dá)式為 （式3.1.2） 其中P3輸入光功率，P1后向反射光功率。 反射損耗愈大愈好，以減少反射光對光源和系統(tǒng)的影響。改進(jìn)回波損耗的途徑只有一個，即將插頭端面加工成球面或斜球面。球面接觸，使纖芯之間的間隙接近于“0”，達(dá)到“物理接觸”，使端面間隙和多次反射所引起的插入

53、損耗得以消除，從面使后向反射光大為減少。斜球面接觸除了實現(xiàn)光纖端面的物理接觸以外，還可以將微弱的后向光加以旁路，使其難以進(jìn)入原來的纖芯，斜球面接觸可以使回波損耗達(dá)到60dB以上，甚至達(dá)到70dB。 （2）互換性、重復(fù)性光纖連接器是通用的無源器件，對于同一類型的光纖連接器，一般都可以任意組合使用、并可以重復(fù)多次使用，由此而導(dǎo)入的附加損耗一般都在小于0.2dB的范圍內(nèi)。 （3）抗拉強(qiáng)度對于做好的光纖連接器，一般要求其抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于90N。（4）溫度一般要求，光纖連接器必須在-40oC +70oC的溫度下能夠正常使用。 （5）插拔次數(shù)目前使用的光纖連接器一般都可以插拔l000次以上。（二）光纖連接器的性能如下：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連接器和多芯活動連接器兩類；單芯活動連接器的基本結(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很高的同心度，相連的兩根插針在插孔中能精確的對準(zhǔn)。按結(jié)構(gòu)不同分有FC型、PC型、ST型、SC型等等。1