光纖通信實(shí)驗(yàn)

1、光纖通信實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書北京理工大學(xué)珠海學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一光發(fā)送模塊的分類識(shí)別、目的與內(nèi)容1、了解光發(fā)送模塊的分類2、正確使用光發(fā)送模塊3、熟習(xí)HFBR1414勺光發(fā)模塊的光學(xué)性能參數(shù) 二、工作原理光發(fā)送模塊是在光發(fā)送組件基礎(chǔ)上出現(xiàn)的具有實(shí)用化的多功能組件。模塊 和組件在英文(module)的詞意上沒有多大的區(qū)別，然而，業(yè)內(nèi)人士為了對(duì)單管、 組件和模塊能夠清晰劃分，故把單管、組件和模塊注以量和質(zhì)的概念。 單管器件 好理解，而組件和模塊難以區(qū)分，按照權(quán)威機(jī)構(gòu)Bell core的劃分，把組件和模塊的含義加以區(qū)分，區(qū)分的依據(jù)是在一個(gè)相對(duì)緊密的結(jié)構(gòu)中包含了多少元器件或 電路塊，即相對(duì)緊密結(jié)構(gòu)

2、的集成單元數(shù)量，小的集成單元數(shù)稱之為組件，大的集成單元數(shù)稱之為模塊。分為LED模塊和LD模塊Agile nt (安捷倫)公司提供的LED模塊，實(shí)物圖片如圖1所示。其性價(jià)比較好，在中國擁有眾多的用戶。廣泛應(yīng)用 于數(shù)據(jù)通信、工業(yè)控制等領(lǐng)域。圖1 HFBR1414的實(shí)物圖以太網(wǎng)和令牌環(huán)要要求? 低價(jià)格的LED? ST, SMA, SC or FC 封裝?波長 820/1300 nm應(yīng)用特點(diǎn):?速率達(dá) 160 MBit/s? 鏈路長度2.7 km光纖： 50/125 mm, 62.5/125 mm, 100/140 mm, and 200 mm HCS Fiber? ST連接損耗典型值v0.2 dB?

3、 獨(dú)特的光口設(shè)計(jì)耦合效率高? 無特殊安裝要求? 工作溫度：-40 oC to +85 oC? AlGaAs 材料? 高可靠性2 / 37三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4、光發(fā)送模塊接口的操作5、正確連接光發(fā)送模塊與光纖跳線6、測試HFBR1414勺光發(fā)模塊的光學(xué)性能參數(shù)四、實(shí)驗(yàn)步驟1 、光發(fā)模塊與光纖跳線的正確操作 光發(fā)模塊上有卡口，與ST頭光纖跳線連接時(shí)要注意方向。2、熟習(xí)模塊管腳分布HFBR14141和HFBR2416是一對(duì)高性能的數(shù)據(jù)光纖通信傳輸模塊，采用多模 光纖傳輸。其應(yīng)用電路及管腳分布如下。TRANSMITTEKT>ISTTTL DATJ*HFBR.J4X2 AECEIVEH圖2典型應(yīng)用圖模塊

4、的管腳分布如圖3所示。Is#電 JI EC*T1HOCfJ円科巾1劇噸町下護(hù)口管腳功能HFBR-1414T'備注：1N.C雙列直插2A器件，防3D止靜電干4N.C5N.C擾，其中6A4、 5、 7、7N.C8固定作8N.CJ圖3模塊的管腳分布3、性能參數(shù)測試（注：測試所需的主要儀表是光功率計(jì)） 發(fā)射光功率測試、光功率計(jì)的正確使用見說明書。HF3H-14JC? Output Pow*r Mcpsurtd (hit «l 1 M«ttr of C«bl»ParamelarSrmbolMinMaxUn itsConditionsRdcrancel跡 F

5、hMr QihlrF.21BdissdOffl 沖 kL - *2& *G L ramArtc5i(k 9NA 1221tdSI-2C3-1G.STa = *25 £ L = IDDmAdc-21313 BWtSSpni Fibv Cd>l«-ia.odu ndfir-1 |MNikNA = Q.275-2IV0 13 nns1I-.11 &b = +S "C. t = loomfl <ic19 11110H J/WO im Fibw1ECdz.a<hq nilBm prmkL = +25 aG L = FfflrwArltaNA

6、 =越hodD.OJ.BT,奇囂七LDDmA血-1&1702>jpni HCS tib«-1C Jx.i-4JdBm peakL= *2S 乜-='llI>AckNA -8.3711737-!1751?3U = + *C k IDD mA drncs-1-7光功率的正常值如上表所示。1、打開位于實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)的220V電源開關(guān)2、將光發(fā)送與接收模塊上電源開關(guān)向左拔動(dòng)，給模塊加電3、取下模塊上光發(fā)XS101的保護(hù)塑料套，用光纖跳線將XS101與光功率計(jì) 連接，按下、抬起KS101按鍵開關(guān)，分別測量模塊HFBR141的發(fā)光功率P五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 分析模塊的工作

7、原理，敘述其工作過程。2. 根據(jù)測試的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，寫出光功率的測試結(jié)果。3. 寫出本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)，以及對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)意見。實(shí)驗(yàn)二光接收模塊的分類識(shí)別、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容1、了解光發(fā)送模塊的分類2、正確使用光接收模塊3、熟習(xí)HFBR2416勺光發(fā)模塊的光學(xué)性能參數(shù)、工作原理光接收機(jī)組件的功能是將經(jīng)光纖傳送的光信號(hào)經(jīng)組件內(nèi)的光電二極管還 原成電信號(hào)。因此光接收機(jī)組件的核心是光電二極管和放大光電二極管輸出 的前置放大器。一個(gè)最簡單的光接收組件就是將光電二極管和前置放大器組 裝在一個(gè)密封容器所形成的組件。為了輸入和輸出有良好的阻抗匹配，組件 內(nèi)還需配置阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。為了光電二極管工作，還需配置直流偏置

8、電路。 為避免光返回光纖，在組件內(nèi)還采取防反射措施。與半導(dǎo)體激光器組件不同 的是光電二極管一般都不需要致冷器。圖 1是光接收組件的框圖。述輸入V - + 15J0V«1出V - 的、V -+J5.0V圖1光接收組件框圖組件中的光電二極管可以是 PIN也可以是APD究竟采用PIN還是APD 要視應(yīng)用場合而定。一般來說，PIN光電二極管具有較好的光電轉(zhuǎn)換線性度、 不需要高的工作電壓、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。APD最大的優(yōu)點(diǎn)是它具有載流子倍增效應(yīng)，其探測靈敏度特別高，但需要較高的偏置電壓和溫度補(bǔ)償電路。 從簡化光接收機(jī)電路考慮，一般情況下多喜歡采用PIN光電二極管作光探測前置放大器的主要作用是保

9、持探測的電信號(hào)不失真的放大和保證噪聲最 小，一般采用場效應(yīng)晶體管（FET）。Agilent （安捷倫）公司提供的LED模塊，實(shí)物圖片如圖2所示。其性價(jià)比 較好，在中國擁有眾多的用戶。廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信、工業(yè)控制等領(lǐng)域。圖2 HFBR2416的實(shí)物圖?以太網(wǎng)和令牌環(huán)要要求 應(yīng)用特點(diǎn)：？低價(jià)格的LED? ST, SMA, SC or FC 封裝?波長 820/1300 nm?速率達(dá) 160 MBit/s? 鏈路長度2.7 km? 光纖：50/125 mm, 62.5/125 mm, 100/140 mm, and 200 mm HCS Fiber? ST連接損耗典型值v 0.2 dB?獨(dú)特的光口設(shè)

10、計(jì)耦合效率高?無特殊安裝要求? 工作溫度：-40oC to +85 oC? AlGaAs 材料? 高可靠性三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、光接收模塊接口的操作2、正確連接光接收模塊與光纖跳線3、測試HFBR2416勺光收模塊的性能參數(shù)四、實(shí)驗(yàn)步驟1 、光接收模塊與光纖跳線的正確操作 光收模塊上有卡口，與ST頭光纖跳線連接時(shí)要注意方向。2、熟習(xí)模塊管腳分布HFBR14141和HFBR2416是一對(duì)高性能的數(shù)據(jù)光纖通信傳輸模塊，采用多模 光纖傳輸。其應(yīng)用電路及管腳分布如下。DA”>8 口91 aft2 戛 一 0怕MVIEW、一屮®1、NC （空）2、VCC （正電源）3、COMMON（接地或負(fù)電

11、源）4、NC （空）5、NC （空）6、Data （信號(hào)輸出）7、COMMON（接地或負(fù)電源）8NC （空）HFBR2416T管腳分布圖（底視圖）門IMF&jrMCTIQhlIt ? ttlNC 缶“C a MV OKIMCMTAN.C3、模塊偏置電壓與輸出信號(hào)測試1、打開位于實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)的220V電源開關(guān)2、將光發(fā)送與接收模塊上電源posmvt3.7NlfiATHFSUPPLYVDUTBIAS&FLIER emeu nsIkAHALai； SIGNAL開關(guān)向左拔動(dòng)，給模塊加電3、取下模塊上光發(fā)XS10的保護(hù)塑料套，用光纖 跳線將XS101 （HFBR1414模塊）與XS102（

12、 HFBR241模塊）相連，用萬用表測試 2416的工作電壓VCC（對(duì)應(yīng)于2416的6腳），其位于RP103勺右側(cè)白線上的一測試 孔，其信號(hào)輸出VOUT位于測試孔TP103VCC工作電壓；VEE為GND VOUT為輸出信號(hào)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 分析模塊的工作原理，敘述其工作過程。2. 根據(jù)測試的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，寫出偏置電壓及輸出電壓的測試結(jié)果。3. 寫出本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)，以及對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)意見。實(shí)驗(yàn)三光收發(fā)一體模塊的分類識(shí)別一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容1、了解光發(fā)送模塊的分類2、正確使用光接收模塊3、熟習(xí)光發(fā)一體模塊的光學(xué)性能參數(shù)二、工作原理TX系列收發(fā)一體的光模塊，主要應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)傳輸，其外形及性能參

13、數(shù)如 下。分為二種封裝結(jié)構(gòu)即窄條和寬體。圖1光收發(fā)一體模塊的實(shí)物圖應(yīng)用特點(diǎn)：適用于SDH及PDH光纖通信系統(tǒng) 622Mb/s及其以下傳輸速率具有APC功能采用無致冷多量子阱激光器，功耗小，可靠性高標(biāo)準(zhǔn)DIP20金屬管殼封裝單模尾纖耦合及陶瓷FC/PC連接器可與AT&T同類產(chǎn)品兼容 TX3S31-為 PECL/ECL兼容，+5V或-5V電源 TX3S3Q為PECL電平，+5V電源三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、光收發(fā)模塊接口的操作2、正確連接光收發(fā)模塊與光纖跳線3、測試模塊的光發(fā)模塊的光學(xué)性能參數(shù)1、打開位于實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)的220V電源開關(guān)2、將數(shù)字光發(fā)送與光接收模塊 上電源開關(guān)向左拔動(dòng)，給模塊加電 3、取

14、下模塊上光發(fā)XS201的保護(hù)塑料套，用光纖跳線將XS201的TX與光功率計(jì)連接，測量收發(fā)一體模塊的發(fā)光功 率P。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、光接收模塊與光纖跳線的正確操作光收發(fā)一體模塊上有卡口，與SC頭光纖跳線連接時(shí)要注意突出與缺口方向2、熟習(xí)模塊管腳分布1、接收信號(hào)地WIKITUKNITip5 LtWll代刪訓(xùn)n日123 ifiMNMrrKN.Mia2、接收數(shù)據(jù)輸出（同相）3、接收數(shù)據(jù)輸出（反相）4、收到信號(hào)有無檢測輸出5、接收側(cè)正電源6、發(fā)送側(cè)正電源7、發(fā)送數(shù)據(jù)（反相）8發(fā)送數(shù)據(jù)（同相）9、發(fā)送信號(hào)地3、光收發(fā)模塊的性能參數(shù)測試：光功率測試光收發(fā)模塊的輸出光功率一般大于光發(fā)送模塊。所用的光纖跳線接頭為

15、SC頭。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 分析模塊的工作原理，敘述其工作過程2. 根據(jù)測試的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，寫出光功率的測試結(jié)果。3. 寫出本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)，以及對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)意見實(shí)驗(yàn)四 光纖跳線、光纖類型、光纜的識(shí)別、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容1、了解光纖跳線的的分類2、正確使用光纖跳線與光纜3、熟習(xí)ST-ST FC-FG SC-SC等常用光纖跳線的光學(xué)性能參數(shù)二、工作原理由光纖的結(jié)構(gòu)可知，光纖由高折射率的纖芯和低折射率的包層組成，這樣的光纖常稱為裸光纖。為了防止受外界的溫度、外力等對(duì)光纖的光學(xué)特性的影響實(shí) 際的光纖常常被涂覆，同時(shí)為了好區(qū)分還著色。這樣的光纖被稱為涂覆光纖，一 般盤繞在一個(gè)圓的繞線盤如下圖1所示，這

16、就是我們通常能看到的光纖。圖1成品光纖經(jīng)過一次涂覆或二次套塑的光纖，雖然已是單獨(dú)的成品，其抗拉強(qiáng)度還是經(jīng) 不起實(shí)用場合的彎曲、扭曲和側(cè)壓力的影響。為此欲使成品光纖達(dá)到工程應(yīng)用的 要求，光纖單根或多根光纖必須經(jīng)過像電纜那樣的成纜工藝， 制成光纜適應(yīng)不同 工程應(yīng)用的要求。光纖跳線一般是單元芯成品光纖經(jīng)松套塑成纜， 通常也稱單芯光纜。主要應(yīng) 用于用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)、機(jī)房內(nèi)，其長度通常為 1米、3米、5米不等。分為單模和多 模光纖跳線。其光學(xué)參數(shù)如下表1和表2所示。表2多模光纖跳線光學(xué)特性光纖等級(jí)ABC衰減（dB/km）850nm 波長< 2.40< 2.50< 2.801300n波長<

17、; 0.55< 0.70< 0.90帶寬（MHz. km）850nm 波長> 500> 400> 2001300n波長> 1000> 800> 400數(shù)值孔徑0.20 ± 0.02三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、光發(fā)送模塊接口的操作2、正確連接光發(fā)送模塊與光纖跳線3、測試HFBR1414勺光發(fā)模塊的光學(xué)性能參數(shù)四、實(shí)驗(yàn)步驟1、光纖跳線的識(shí)別區(qū)別單?；蚨嗄９饫w跳線：黃色、或有 SMF字樣、5-10卩m/125卩字樣一般為表1單模光纖跳線光學(xué)特性典型衰減，1310 nm< 0.34 dB/km典型衰減，1550nm< 0.20 dB/km零色散

18、波長1300-1324nm零色散斜率2<0.092ps/ （nm km）模場直徑（MFD1310nm9.2 ± 0.4 卩 m偏振模色散（PMD單根光纖最大值< 0.2ps/ Vkm鏈路最大值< 0.12ps/ Vkm截止波長入cc<1260nm有效群折射率（Nff） 1310nm1.4675有效群折射率（Nf） 1550nm1.4680宏彎損耗（60mmS徑，100圈）1550nrn< 0.1dB單模，橘紅色、或有 MMF50卩m/62.5卩為多模跳線2、正確操作（a）彎曲的弧度不得小于90度，否則會(huì)因彎曲損耗加大影響正常測試值。（b）將光纖跳線的兩頭

19、的連接頭最好用灑精擦洗使用。（c）連接頭與被測器件連接時(shí)注意方向、動(dòng)作要輕。光纖期戯的種類1、打開位于實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)的220V電源開關(guān)2、將數(shù)字光發(fā)送與光接收模塊 上電源開關(guān)向左拔動(dòng)，給模塊加電 3、取下模塊上光發(fā)XS201的保護(hù)塑料 套，用光纖跳線將XS201的TX與光功率計(jì)連接，測量收發(fā)一體模塊的發(fā)光功 率P。將光纖盤成圓形狀，不斷縮小圈的半徑，觀察光功率的變化，體會(huì)光 纖跳線彎曲損耗的概念。注：切記彎曲半徑不易小于10。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 列出光纖跳線的種類及各自應(yīng)用的場合。2. 說出光纖跳線接頭的種類及特征。3. 寫出本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)，以及對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)意見。實(shí)驗(yàn)五光纖連接器FC/S

20、T/SC的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容1、了解光纖活動(dòng)連接的分類2、正確使用常見的FC/ST/SC連接發(fā)器3、熟習(xí)FC/ST/SC的光學(xué)性能參數(shù)二、工作原理在光纖通信、數(shù)據(jù)通信、多媒體通信等以光纖光纜為傳輸媒介的系統(tǒng)中，光 纖與光纖或光纜與光纜之間，光纖與發(fā)射端機(jī)、光纖與接收端機(jī)之間，總需要連 接。這種連接技術(shù)現(xiàn)已發(fā)展成為一種專門的技術(shù)：光纖接續(xù)技術(shù)。目前實(shí)際應(yīng)用的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用光纖接續(xù)技術(shù)分為兩大類：一是永久性連接，二是可拆卸活動(dòng)連接。對(duì)于永久性連接又可分為機(jī)械接續(xù)和熔接接續(xù)兩種，這兩種方法都可 進(jìn)行單纖或多纖光纖接續(xù)。目前長途干線網(wǎng)中的光纖光纜之間的連接就采用這兩 種方法。在光纖傳輸線路中，發(fā)射端機(jī)、接收端機(jī)同光纖線路的連接為了使用方 便，采用的接續(xù)方式為可拆卸連接，即要用到各種活動(dòng)連接方式。光纖連接器的規(guī)格種類很多，根據(jù)國際電工委員會(huì)IEC874系列標(biāo)準(zhǔn)已公布的 類型就有：F-SMA型、CF03型、CF04型、BAM型、LSA型、FC型、D型、OF型、 ST型、SC型、OCCA-P型、OCCA-B型、CF08型、DS型、MT型。隨著數(shù)據(jù)及多 媒體光纖通信技術(shù)發(fā)展，又有