北郵光通信實(shí)驗(yàn)報告(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上信息與通信工程學(xué)院光纖通信實(shí)驗(yàn)報告班級： 姓名： 周亮 學(xué)號： 日期： 2016年5月專心-專注-專業(yè)一、脈沖展寬法測量多模光纖帶寬1、實(shí)驗(yàn)原理多模光纖基帶響應(yīng)測試方法既可用頻域的方法，也可用時域的方法。時域法利用的是脈沖調(diào)制。按照對脈沖信號采集及數(shù)學(xué)處理方法的不同，又分為脈沖展寬法、快速傅立葉變換法和頻譜分析法。本實(shí)驗(yàn)采用的是較為簡單的脈沖展寬法。圖1. 多模光纖脈沖展寬測試儀原理圖如圖1所示為多模光纖時域法帶寬測試原理框圖。從光發(fā)模塊輸出窄脈沖信號，首先使用跳線（短光纖）連接激光器和光檢測器，可以測出注入窄脈沖的寬度；然后將待測光纖替換跳線接入，可以測出經(jīng)待測光纖

2、后的脈沖寬度。經(jīng)過理論推導(dǎo)可以得到求解帶寬公式：多模光纖脈沖展寬測試儀如圖2所示。前面板接口分上下兩層。上層用于850nm測試，下層為1310nm。每個波長分別由窄脈沖發(fā)生器輸出極窄光脈沖經(jīng)被測光纖回到測試儀內(nèi)進(jìn)行O/E變換后送出電信號，通過高速示波器即可顯示。本實(shí)驗(yàn)測試850nm波段和1310nm波段，采用的數(shù)字示波器如圖3所示。 圖2. 多模光纖脈沖展寬測試儀實(shí)物圖圖3. 實(shí)驗(yàn)采用的數(shù)字示波器實(shí)物圖2、實(shí)驗(yàn)步驟接跳線測試：1. 打開測試儀電源開關(guān)（位于背面），前面板上的電源指示燈亮；2. 將示波器輸入端與本儀器850nm的“RF OUT”輸出端用信號線接好；3. 用一根光纖跳線將850nm

3、的 “OPTICAL IN”和“OPTICAL OUT”連接起來；4. 進(jìn)行示波器操作：a) 按AUTOSCALE鍵調(diào)出波形；b) 點(diǎn)擊TIME BASE鍵，并通過右下方旋鈕調(diào)整脈沖至適當(dāng)寬度(一般設(shè)置為10.0ns/div)；c) 點(diǎn)擊、鍵，顯示屏右方會出現(xiàn) markers(off/on)、 markers(off/on)選框，先通過右側(cè)對應(yīng)按鍵將 markers設(shè)為on，分別調(diào)節(jié)V marker1和V marker2測出脈沖高度并找出脈沖半高值；再將 markers設(shè)為on，分別調(diào)節(jié)t marker1和t marker2 使其與脈沖半高值相交。則有t marker2-t marker1即為

4、脈沖半高全寬。d) 將光纖跳線 5、將波段調(diào)為1310nm，重復(fù)以上步驟。接光纖測試：換下該光纖跳線，接入待測光纖用同樣方法測出。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果脈沖半高全寬850nm短光纖1.640ns2.262km長光纖2.560ns1310nm短光纖1.600ns2.262km長光纖3.040ns 表1 脈沖展寬法測量結(jié)果計(jì)算得850nm波段的單位長度帶寬 B1 = 0.224GHz 1310nm波段的單位長度帶寬 B2 = 0.1698GHz二、插入損耗法測量光纖的損耗1、實(shí)驗(yàn)原理 測量一段光纖的損耗特性，主要利用公式A實(shí)際上是被測光纖的損耗與連接器損耗之和。如果忽略連接器損耗，被測光纖的長度為L，則光纖

5、的損耗系數(shù)為2、實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)步驟如圖4所示：圖4 插入損耗法測量光纖損耗示意圖沒有被測光纖接入時候的功率可以看做該段光纖的輸入功率，接入被測光纖之后的功率可以看做該段光纖的輸出功率。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)使用設(shè)備為APM820，被測光纖長度為18.9km，光信號波長為1550nm。經(jīng)過三次測量，得到三組值，計(jì)算出其對應(yīng)的損耗系數(shù)，如表2所示：P1=1068uWP2=160uWa=(10/18.9)lg(1068/160)=0.437dB/km老師給出的值為0.3dB/km左右，而實(shí)驗(yàn)測得值偏大，誤差產(chǎn)生的原因可能是光纖在測量時由于彎曲導(dǎo)致?lián)p耗增大。三、OTDR的使用1、實(shí)驗(yàn)原理OTDR使用瑞利散射

6、和菲涅爾反射來表征光纖的特性。瑞利散射是由于光信號沿著光纖產(chǎn)生無規(guī)律的散射而形成。OTDR就測量回到OTDR端口的一部分散射光。這些背向散射信號就表明了由光纖而導(dǎo)致的衰減（損耗/距離）程度。形成的軌跡是一條向下的曲線，它說明了背向散射的功率不斷減小，這是由于經(jīng)過一段距離的傳輸后發(fā)射和背向散射的信號都有所損耗。給定了光纖參數(shù)后，瑞利散射的功率就可以標(biāo)明出來，如果波長已知，它就與信號的脈沖寬度成比例：脈沖寬度越長，背向散射功率就越強(qiáng)。瑞利散射的功率還與發(fā)射信號的波長有關(guān)，波長較短則功率較強(qiáng)。也就是說用1310nm信號產(chǎn)生的軌跡會比1550nm信號所產(chǎn)生的軌跡的瑞利背向散射要高。在高波長區(qū)（超過15

7、00nm），瑞利散射會持續(xù)減小，但另外一個叫紅外線衰減（或吸收）的現(xiàn)象會出現(xiàn)，增加并導(dǎo)致了全部衰減值的增大。因此，1550nm是最低的衰減波長；這也說明了為什么它是作為長距離通信的波長。很自然，這些現(xiàn)象也會影響到OTDR。作為1550nm波長的OTDR，它也具有低的衰減性能，因此可以進(jìn)行長距離的測試。而作為高衰減的1310nm或1625nm波長，OTDR的測試距離就必然受到限制，因?yàn)闇y試設(shè)備需要在OTDR軌跡中測出一個尖鋒，而且這個尖鋒的尾端會快速地落入到噪音中。菲涅爾反射是離散的反射，它是由整條光纖中的個別點(diǎn)而引起的，這些點(diǎn)是由造成反向系數(shù)改變的因素組成，例如玻璃與空氣的間隙。在這些點(diǎn)上，會

8、有很強(qiáng)的背向散射光被反射回來。因此，OTDR就是利用菲涅爾反射的信息來定位連接點(diǎn)，光纖終端或斷點(diǎn)。OTDR的工作原理就類似于一個雷達(dá)。它先對光纖發(fā)出一個信號，然后觀察從某一點(diǎn)上返回來的是什么信息。這個過程會重復(fù)地進(jìn)行，然后將這些結(jié)果進(jìn)行平均并以軌跡的形式來顯示，這個軌跡就描繪了在整段光纖內(nèi)信號的強(qiáng)弱。盲區(qū)的概念Fresnel 反射引出一個重要的 OTDR 規(guī)格，即盲區(qū)。有兩類盲區(qū)：事件和衰減。兩種盲區(qū)都由 Fresnel 反射產(chǎn)生，用隨反射功率的不同而變化的距離來表示。盲區(qū)定義為持續(xù)時間，在此期間檢測器受高強(qiáng)度反射光影響暫時“失明”，直到它恢復(fù)正常能夠重新讀取光信號為止。2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 由于本操

9、作非常簡單，因此直接給出結(jié)果圖。如圖5所示： OTDR結(jié)果示意圖四、半導(dǎo)體激光器的光譜測量半導(dǎo)體激光器的光譜測量儀器的使用方法很簡單，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 上圖分別為20dB和3dB測量結(jié)果 峰值波長：1151.29nm 半高譜寬：0.12nm SMSR：3.58dB 3dB譜寬：1551.3721-1551.1887=0.1834nm 20dB譜寬：1551.3333-1551.2388 邊摸抑制比:39.56dB五、心得體會 本次光通信實(shí)驗(yàn)包含了四個動手實(shí)驗(yàn)和一個演示實(shí)驗(yàn)，配合老師的講解以及自己對實(shí)驗(yàn)儀器和步驟的探索，我和搭檔兩人順利的將四個實(shí)驗(yàn)都完成并提前離開。通過這次親自動手的實(shí)驗(yàn)，我將在理論課上學(xué)習(xí)到的知識，運(yùn)用到了實(shí)際之中，理論和實(shí)踐的結(jié)合，增強(qiáng)了對光纖通信系統(tǒng)特性的理解和掌握。 實(shí)驗(yàn)過程中，接觸了許多之前未曾見過的光學(xué)儀器，實(shí)驗(yàn)儀器將原本復(fù)雜的理論過程大為簡化，要實(shí)現(xiàn)某一功能只需按一個按鈕，調(diào)整幾個參數(shù)，就能將所求的示數(shù)讀出并打印，操作比較容易，加上對實(shí)驗(yàn)的理解，做到了較為順利的完成實(shí)驗(yàn)。有時測出的數(shù)據(jù)有明顯誤差，需要分析原因，有可能是某一步的操作有誤或者理解偏差，排除這些問題，重新測量就=就解決了這類問題。總