光纖通信實(shí)驗(yàn)一

1、實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱 無(wú)源光實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)1.1、實(shí)驗(yàn)1.2、實(shí)驗(yàn)1.3、 實(shí)驗(yàn)1.4、實(shí)驗(yàn)1.5 第一部分 無(wú)源光實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.1 單模光纖特性測(cè)量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 能夠熟練測(cè)量光的特性2、 掌握單模光纖特性二、 實(shí)驗(yàn)儀器1、 ZH7002型光纖通信多功能綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)2、 光功率計(jì) 一臺(tái)3、單模光纖跳線 一根三、 實(shí)驗(yàn)原理光纖是光波的傳輸媒質(zhì)，按光纖中傳輸模式的多少，光纖可分為多模光纖和單模光纖兩類。在單模光纖中只能傳輸一個(gè)模式，多模光纖則能承載成百上千個(gè)模式。一般的光纖通信系統(tǒng)中，對(duì)光纖的要求為：（1）低傳輸損耗；（2）高帶寬和高數(shù)據(jù)傳輸速率；（3）與系統(tǒng)元件（光源、光檢測(cè)器等

2、）的耦合損耗低；（4）高的機(jī)械穩(wěn)定性；（5）在工作條件下光和機(jī)械性能的退化慢；（6）容易制造。單模光纖的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和各組成部分的作用與多模光纖是類似的，它們的不同之處在于：?jiǎn)文９饫w有模場(chǎng)直徑和截止波長(zhǎng)兩個(gè)特殊參數(shù)。單模光纖的典型幾何參數(shù)如表1所示。表1 單模光纖的典型幾何參數(shù)參 數(shù)指 標(biāo)模場(chǎng)直徑，m（8.610.5）±0.7包層直徑，m125±1芯包層同心度誤差，m0.8包層不圓度，2單模光纖以其損耗低、頻帶寬、容量大、成本低、易于擴(kuò)容等優(yōu)點(diǎn)，作為一種理想的信息傳輸介質(zhì)，得到了廣泛的應(yīng)用。四、 實(shí)驗(yàn)步驟準(zhǔn)備工作：將實(shí)驗(yàn)箱左上端的跳線開關(guān)KE01和KJ02都設(shè)置在“5B6B”

3、工作方式下（右端：23），將5B6B編碼模塊中的輸入數(shù)據(jù)選擇開關(guān)KB01設(shè)置在“m序列”工作方式（右端：23），KX02設(shè)置在“正?！蔽恢?；用發(fā)送波長(zhǎng)為1310nm和1550nm的光纖發(fā)送器作為光源；并準(zhǔn)備好尾纖，為保證測(cè)試精度，測(cè)量前先用酒精棉將光纖頭清潔一下。1、 彎曲損耗測(cè)量(1) 將單模光纖跳線的一端接入光纖收發(fā)模塊中激光收發(fā)器UE01的發(fā)送端，然后用光功率計(jì)測(cè)量該光源的光功率并記錄結(jié)果。 1310nm：-8.06dBm 1550nm：-3.48dBm(2) 人為地抖動(dòng)跳線，定量地觀察光功率值的波動(dòng)范圍。（為什么變化比較??？） 1310nm：-8.03dBm-8.12dBm 1550n

4、m：-3.61dBm-3.89dBm 因?yàn)楣饫w具有高機(jī)械穩(wěn)定性。2、 不同波長(zhǎng)（1310nm與1550nm）的光信號(hào)在光纖中衰減量的測(cè)量（連接方法可參考圖1.2）圖1.2 跳線連接示意圖(1) 將跳線的一端接到光發(fā)送波長(zhǎng)為1310nm的激光發(fā)送器的輸出端，用光功率計(jì)測(cè)出該點(diǎn)的光功率，在此跳線的另一端通過(guò)連接器再接入一根跳線，測(cè)光功率，計(jì)算出差值。（注：此差值中包含有連接器的損耗） =-8.11dBm =-8.79dBm =0.68dBm(2) 將跳線的一端接到光發(fā)送波長(zhǎng)為1550nm的激光發(fā)送器的輸出端，用光功率計(jì)測(cè)出該點(diǎn)的光功率，在此跳線的另一端通過(guò)連接器再接入跳線，測(cè)光功率，計(jì)算出差值。（

5、注：此差值中包含有連接器的損耗） =-2.98dBm =-3.61dBm =0.63dBm(3) 將和進(jìn)行作比較。 = 五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析總結(jié)各項(xiàng)測(cè)量結(jié)果。(1) 彎曲損耗測(cè)量 人為地抖動(dòng)跳線，定量地觀察光功率值的波動(dòng)范圍。（為什么變化比較??？） 1310nm：-8.03dBm-8.12dBm 1550nm：-3.61dBm-3.89dBm 因?yàn)楣饫w具有高機(jī)械穩(wěn)定性。通過(guò)比較得出繞城圈直徑越小衰耗越大。(2) 不同波長(zhǎng)的光信號(hào)在光纖中衰減量的測(cè)量單模光纖時(shí)頻率的差異不會(huì)對(duì)傳輸產(chǎn)生多大影響，可以在多模光纖下進(jìn)行識(shí)別。 實(shí)驗(yàn)1.2 多模光纖特性測(cè)量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 能夠熟練測(cè)量光的特性2、 掌握

6、多模光纖特性二、 實(shí)驗(yàn)儀器1、 ZH7002型光纖通信多功能綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 一臺(tái)2、 光功率計(jì) 一臺(tái)3、多模光纖跳線 一根三、 實(shí)驗(yàn)原理多模光纖：中心玻璃芯較粗(50或62.5m)，耦合入光纖的光功率較大，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，每一種模式到達(dá)光纖終端的時(shí)間先后不同，造成了脈沖的展寬，這就限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。除此之外，多模光纖彎曲損耗比較大。多模光纖的典型幾何參數(shù)，如表2所示。表2 50125多模光纖典型幾何參數(shù)參 數(shù)指 數(shù)芯徑，m50.0±2.5包層直徑，m125.0±2.0芯不

7、圓度，6芯包層同心度誤差，m1.5包層不圓度，2四、 實(shí)驗(yàn)步驟準(zhǔn)備工作：將實(shí)驗(yàn)箱左上端的跳線開關(guān)KE01和KJ02都設(shè)置為“5B6B”工作方式（右端：23），將5B6B編碼模塊中的輸入數(shù)據(jù)選擇開關(guān)KB01設(shè)置為“m序列”（右端：23），KX02設(shè)置在“正?！蔽恢谩?zhǔn)備好多模光纖跳線。1、 彎曲損耗測(cè)量(3) 將跳線的一頭接入光收發(fā)模塊中激光收發(fā)器UE01的發(fā)送端，用光功率計(jì)在跳線另一頭測(cè)光功率，記錄測(cè)量結(jié)果。 0.92dBm(4) 人為地抖動(dòng)跳線，定性的觀察光功率值的波動(dòng)范圍。（為什么變化較大？） 0.81dBm0.93dBm 因?yàn)槎嗄９饫w中心玻璃心粗，模間色散較大，穩(wěn)定性不高，彎曲損耗大。2

8、、 不同波長(zhǎng)（1310nm與1550nm）的光信號(hào)在跳線中衰減量的測(cè)量(1) 將跳線的一端接到光發(fā)送波長(zhǎng)為1310nm的激光發(fā)送器的輸出端，并用光功率計(jì)測(cè)出該點(diǎn)的光功率，在此跳線的另一端通過(guò)連接器再接入一根多模光纖跳線，然后再測(cè)光功率，計(jì)算出差值。（此差值包含有光通過(guò)連接器的損耗） =0.93dBm =0.96dBm =-0.03dBm(2) 將跳線的一端接到光發(fā)送波長(zhǎng)為1550nm處，并用光功率計(jì)測(cè)出該點(diǎn)的光功率，在此跳線的另一端通過(guò)連接器再接入一根多模光纖跳線，然后再測(cè)試光功率，計(jì)算出差值。（此差值包含有光通過(guò)連接器的損耗） =-2.03dBm =-1.97dBm =-0.06dBm(3)

9、 將和進(jìn)行作比較。 = 3、 多模光纖與單模光纖串接性能測(cè)試(1) 將激光收發(fā)器UE01的發(fā)送端作為光源，先接入一根單模光纖跳線，用光功率計(jì)測(cè)出光功率，并記錄測(cè)量結(jié)果，然后在這根單模光纖跳線的另一頭通過(guò)連接器再接上一根多模光纖跳線，在多模光纖跳線的另一端測(cè)出的光功率。 1310nm： =-10.51dBm =-51.12dBm 1550nm： =-2.24dBm =-50.84dBm (2) 同理，將激光收發(fā)器UE01的發(fā)送端作為光源，先接入一根多模光纖跳線，這時(shí)用光功率計(jì)測(cè)出光功率，并記錄，然后用連接器連上一根單模光纖，再用光功率計(jì)測(cè)出該端的光功率。1310nm： =0.98dBm =-7.

10、95dBm1550nm： =-1.94dBm =-5.22dBm(3) 將（1）、（2）步驟中各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的值作比較，分析原因。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析總結(jié)各項(xiàng)測(cè)量結(jié)果。1.人為抖動(dòng)跳線時(shí)，由于是多模光纖，中心玻璃芯粗，摸間色散較大，穩(wěn)定性不高，彎曲損耗大，所繞圈數(shù)越多，衰耗越大。2.多模光纖由于色散較大，造成脈沖的展寬，限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率。3.對(duì)于傳輸來(lái)說(shuō)單模光纖要比多模光纖好太多，單模光纖的損耗很小，只要通過(guò)多模傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，其信號(hào)功率都有降低。 實(shí)驗(yàn)1.3 光連接器和跳線特性測(cè)量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 理解光連接器和光纖跳線器的各種特性2、 熟悉光連接器和光纖跳線器的應(yīng)用方法二、 實(shí)驗(yàn)儀器ZH

11、7002型光纖通信多功能綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 一臺(tái)光功率計(jì) 一臺(tái)光纖跳線、連接器 三、 實(shí)驗(yàn)步驟準(zhǔn)備工作：將實(shí)驗(yàn)箱左上端的跳線開關(guān)KE01和KJ02都設(shè)置在“5B6B”工作方式下（右端：23），將5B6B編碼模塊中的輸入數(shù)據(jù)選擇開關(guān)KB01設(shè)置在“m序列”工作方式（右端：23），KX02設(shè)置在“正?！蔽恢?；分別以發(fā)送波長(zhǎng)為1310nm和1550nm的兩個(gè)激光收發(fā)器的發(fā)送端作為光源。按圖3.1連接好測(cè)試設(shè)備，連接跳線、連接器和光無(wú)源器件時(shí)注意定位銷方向。一般插入損耗測(cè)量：(1) 用光功率計(jì)測(cè)量波長(zhǎng)為1310nm的光源經(jīng)跳線輸出，在“a”點(diǎn)的光功率；然后將此跳線接光功率計(jì)的一端接入連接器的輸入端口，在連接

12、器的另一端再接一根跳線，用光功率計(jì)測(cè)量經(jīng)一對(duì)光連接器和光纖跳線器輸出在“b”點(diǎn)光功率，記錄測(cè)量結(jié)果，填入表格，計(jì)算一對(duì)光連接器和光纖跳線器插入損耗值。(2) 可以在“b”點(diǎn)之后，再接入一對(duì)光連接器和光纖跳線器，測(cè)量輸出“c”點(diǎn)光功率，觀測(cè)大致的誤差偏離值。 1310nm：輸入功率（dBm）輸出功率（dBm）插入損耗（dB）：-5.56：-5.78 0.22：-5.56：-5.94 0.38 1550nm：輸入功率（dBm）輸出功率（dBm）插入損耗（dB）：-3.01：-3.10 0.09：-3.01：-3.25 0.24 四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 分析總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 一個(gè)連接器的損耗大概是0.20dB

13、m 實(shí)驗(yàn)1.4 光分路器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 使學(xué)生深入了解光分路器的各種特性及指標(biāo)特點(diǎn)2、 熟悉光分路器的應(yīng)用方法二、 實(shí)驗(yàn)儀器ZH7002型光纖通信多功能綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 一臺(tái)光功率計(jì)一臺(tái)光分路器 一個(gè)三、 實(shí)驗(yàn)步驟準(zhǔn)備工作：將實(shí)驗(yàn)箱左上端的跳線開關(guān)KE01和KJ02都設(shè)置在“5B6B”工作方式下（右端：23），將5B6B編碼模塊中的輸入數(shù)據(jù)選擇開關(guān)KB01設(shè)置在“m序列”工作方式（右端：23），KX02設(shè)置在“正?！蔽恢?；用發(fā)送波長(zhǎng)為1310nm和1550nm的光纖發(fā)送器作為光源。按圖4.1連接好測(cè)試設(shè)備，連接跳線、連接器和光無(wú)源器件時(shí)注意定位銷方向。 1.b支路插入損耗測(cè)量用光功

14、率計(jì)測(cè)量發(fā)送波長(zhǎng)為1310nm的激光發(fā)送器經(jīng)跳線輸出在“a”點(diǎn)的光功率，然后將信號(hào)接入光分路器的輸入端口；用光功率計(jì)測(cè)量在b支路“b”點(diǎn)的光功率。記錄測(cè)量結(jié)果，填入表格，計(jì)算光分路器主支路的插入損耗值。輸入功率（dBm）輸出功率（dBm）插入損耗（dB）：-5.84：-9.3 3.462.分光比測(cè)量在上述測(cè)量條件下，測(cè)量c支路“c”點(diǎn)光功率。記錄測(cè)量結(jié)果，填入表格，計(jì)算光分路器的分光比。輸出功率（dBm）總輸出功率（dBm）計(jì)算分光比（%）：-9.3：-9.3 約50%：-9.27 約50%3.波長(zhǎng)特性測(cè)量將測(cè)量光源的光發(fā)送波長(zhǎng)改變?yōu)?550nm，重復(fù)上述第1和第2實(shí)驗(yàn)步驟。記錄測(cè)量結(jié)果，填入

15、表格，分析1310nm波長(zhǎng)分路器使用在其它波長(zhǎng)時(shí)的測(cè)量結(jié)果。輸入功率（dBm）輸出功率（dBm）插入損耗（dB）：-3.51：-4.49 0.98輸出功率（dBm）總輸出功率（dBm）計(jì)算分光比（%）：-4.49：-4.49 約50%：-10.29 約50%1.反向特性測(cè)量在分另路器的b點(diǎn)加入波長(zhǎng)為1310nm的激光，然后在a，c兩點(diǎn)用光功率計(jì)測(cè)量光功率。記錄測(cè)量結(jié)果，分析測(cè)量現(xiàn)象。c點(diǎn)功率 P=-47.71dBm a點(diǎn)功率 P=-8.67dBm四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析總結(jié)各項(xiàng)測(cè)量結(jié)果。1.波長(zhǎng)特性測(cè)量通過(guò)比較，1310nm波長(zhǎng)的分路器使用在其他波長(zhǎng)時(shí)為均勻分配，且損耗較大，在本波長(zhǎng)時(shí)為1：4分配2

16、.反向特性測(cè)量通過(guò)比較，C點(diǎn)的功率值仍為A點(diǎn)的1/4，和上述測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合 實(shí)驗(yàn)1.5 光可變衰減器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 使學(xué)生深入了解光可變衰減器的各種特性2、 熟悉光可變衰減器的應(yīng)用方法二、 實(shí)驗(yàn)儀器ZH7002型光纖通信多功能綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)光功率計(jì)一臺(tái)可變光衰減器 一個(gè)三、 實(shí)驗(yàn)原理光衰減器可按要求將光信號(hào)能量進(jìn)行預(yù)定量的衰減，主要用于吸收或反射掉系統(tǒng)中無(wú)用的光能量，以此來(lái)評(píng)估系統(tǒng)的損耗或系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)。光衰減器的分類方法有很多。按光信號(hào)傳輸方式，可分為：?jiǎn)文９馑p器和多模光衰減器；按光衰減的變化方式，可分為：固定光衰減器和可變光衰減器；按光信號(hào)的接口方式，可分為：尾纖式

17、光衰減器、轉(zhuǎn)換器式光衰減器和變換器式光衰減器；按衰減器衰減光功率的工作機(jī)理，可分為：耦合型光衰減器、反射型光衰減器和吸收型光衰減器。表征光衰減器特性的參數(shù)主要有：插入損耗、衰減量范圍、衰減精度、工作波長(zhǎng)和工作溫度等。(1) 插入損耗插入損耗是指從輸出端測(cè)得的光功率（）與輸入端光功率（）的比的分貝數(shù)，表示為：(2) 衰減量范圍對(duì)固定光衰減器而言，衰減量就是插入損耗，對(duì)可變光衰減器，衰減量有一個(gè)范圍，因此它有衰減量范圍和插入損耗兩個(gè)性能指標(biāo)。(3) 衰減精度對(duì)一定衰減量所產(chǎn)生的最大誤差。(4) 工作波長(zhǎng)和工作溫度光衰減器的衰減量與光的波長(zhǎng)有關(guān)，也與光衰減器的工作溫度有關(guān)。四、 實(shí)驗(yàn)步驟準(zhǔn)備工作：將

18、實(shí)驗(yàn)箱左上端的跳線開關(guān)KE01和KJ02都設(shè)置在“5B6B”工作方式下（右端：23），將5B6B編碼模塊中的輸入數(shù)據(jù)選擇開關(guān)KB01設(shè)置在“m序列”工作方式（右端：23），KX02設(shè)置在“正?！蔽恢?；以發(fā)送波長(zhǎng)分別為1310nm和1550nm的激光發(fā)送器作為光源。按圖5.1連接好測(cè)試設(shè)備，連接跳線、連接器和光無(wú)源器件時(shí)注意定位銷方向。1、 最小衰減量測(cè)量(1) 首先將光可變衰減器的衰減量調(diào)整至最?。▽⒖勺兯p器的調(diào)節(jié)螺扣朝里旋轉(zhuǎn)，至擰不動(dòng)為止）。(2) 用光功率計(jì)測(cè)量激光收發(fā)器發(fā)送波長(zhǎng)為1310nm的光源經(jīng)跳線輸出在“a”點(diǎn)的光功率，并記錄測(cè)量結(jié)果。(3) 將跳線的另一頭（“a”頭）接入光可變衰減器的輸入端口，在可變衰減器的另一頭再接入一根跳線。用光功率計(jì)測(cè)量經(jīng)光可變衰減器和光纖跳線輸出在“b”點(diǎn)光功率。記錄測(cè)量