北郵光通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、光纖通信實(shí)驗(yàn)·報(bào)告信息與通信工程學(xué)院光纖通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)： 2013211123 姓名： 周亮 學(xué)號(hào)： 2013210906 日期： 2016年5月第8頁(yè)一、脈沖展寬法測(cè)量多模光纖帶寬1、實(shí)驗(yàn)原理多模光纖基帶響應(yīng)測(cè)試方法既可用頻域的方法，也可用時(shí)域的方法。時(shí)域法利用的是脈沖調(diào)制。按照對(duì)脈沖信號(hào)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(jiǎn)單的脈沖展寬法。圖1. 多模光纖脈沖展寬測(cè)試儀原理圖如圖1所示為多模光纖時(shí)域法帶寬測(cè)試原理框圖。從光發(fā)模塊輸出窄脈沖信號(hào)，首先使用跳線（短光纖）連接激光器和光檢測(cè)器，可以測(cè)出注入窄脈沖的寬度；然后將待測(cè)

2、光纖替換跳線接入，可以測(cè)出經(jīng)待測(cè)光纖后的脈沖寬度。經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)可以得到求解帶寬公式：多模光纖脈沖展寬測(cè)試儀如圖2所示。前面板接口分上下兩層。上層用于850nm測(cè)試，下層為1310nm。每個(gè)波長(zhǎng)分別由窄脈沖發(fā)生器輸出極窄光脈沖經(jīng)被測(cè)光纖回到測(cè)試儀內(nèi)進(jìn)行O/E變換后送出電信號(hào)，通過(guò)高速示波器即可顯示。本實(shí)驗(yàn)測(cè)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(cè)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(cè)試：1. 打開(kāi)測(cè)試儀電源開(kāi)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(hào)線接

3、好；3. 用一根光纖跳線將850nm的 “OPTICAL IN”和“OPTICAL OUT”連接起來(lái)；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(guò)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(huì)出現(xiàn) markers(off/on)、 markers(off/on)選框，先通過(guò)右側(cè)對(duì)應(yīng)按鍵將 markers設(shè)為on，分別調(diào)節(jié)V marker1和V marker2測(cè)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 m

4、arker2-t marker1即為脈沖半高全寬。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(cè)試：換下該光纖跳線，接入待測(cè)光纖用同樣方法測(cè)出。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果脈沖半高全寬850nm短光纖1.640ns2.262km長(zhǎng)光纖2.560ns1310nm短光纖1.600ns2.262km長(zhǎng)光纖3.040ns 表1 脈沖展寬法測(cè)量結(jié)果計(jì)算得850nm波段的單位長(zhǎng)度帶寬 B1 = 0.224GHz 1310nm波段的單位長(zhǎng)度帶寬 B2 = 0.1698GHz二、插入損耗法測(cè)量光纖的損耗1、實(shí)驗(yàn)原理 測(cè)量一段光纖的損耗特性，主要利用公式A實(shí)際上是被測(cè)光纖的損耗與連接器損耗之和。如果忽略連

5、接器損耗，被測(cè)光纖的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則光纖的損耗系數(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(cè)量光纖損耗示意圖沒(méi)有被測(cè)光纖接入時(shí)候的功率可以看做該段光纖的輸入功率，接入被測(cè)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(cè)光纖長(zhǎng)度為18.9km，光信號(hào)波長(zhǎng)為1550nm。經(jīng)過(guò)三次測(cè)量，得到三組值，計(jì)算出其對(duì)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(cè)得值偏大，誤差產(chǎn)生的原因可能是光纖在測(cè)量時(shí)由于彎曲導(dǎo)致?lián)p耗增大。三、OTDR的

6、使用1、實(shí)驗(yàn)原理OTDR使用瑞利散射和菲涅爾反射來(lái)表征光纖的特性。瑞利散射是由于光信號(hào)沿著光纖產(chǎn)生無(wú)規(guī)律的散射而形成。OTDR就測(cè)量回到OTDR端口的一部分散射光。這些背向散射信號(hào)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(shuō)明了背向散射的功率不斷減小，這是由于經(jīng)過(guò)一段距離的傳輸后發(fā)射和背向散射的信號(hào)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(lái)，如果波長(zhǎng)已知，它就與信號(hào)的脈沖寬度成比例：脈沖寬度越長(zhǎng)，背向散射功率就越強(qiáng)。瑞利散射的功率還與發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)較短則功率較強(qiáng)。也就是說(shuō)用1310nm信號(hào)產(chǎn)生的軌跡會(huì)比1550nm信號(hào)所產(chǎn)生的軌跡的瑞

7、利背向散射要高。在高波長(zhǎng)區(qū)（超過(guò)1500nm），瑞利散射會(huì)持續(xù)減小，但另外一個(gè)叫紅外線衰減（或吸收）的現(xiàn)象會(huì)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(zhǎng)；這也說(shuō)明了為什么它是作為長(zhǎng)距離通信的波長(zhǎng)。很自然，這些現(xiàn)象也會(huì)影響到OTDR。作為1550nm波長(zhǎng)的OTDR，它也具有低的衰減性能，因此可以進(jìn)行長(zhǎng)距離的測(cè)試。而作為高衰減的1310nm或1625nm波長(zhǎng)，OTDR的測(cè)試距離就必然受到限制，因?yàn)闇y(cè)試設(shè)備需要在OTDR軌跡中測(cè)出一個(gè)尖鋒，而且這個(gè)尖鋒的尾端會(huì)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(gè)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，

8、例如玻璃與空氣的間隙。在這些點(diǎn)上，會(huì)有很強(qiáng)的背向散射光被反射回來(lái)。因此，OTDR就是利用菲涅爾反射的信息來(lái)定位連接點(diǎn)，光纖終端或斷點(diǎn)。OTDR的工作原理就類(lèi)似于一個(gè)雷達(dá)。它先對(duì)光纖發(fā)出一個(gè)信號(hào)，然后觀察從某一點(diǎn)上返回來(lái)的是什么信息。這個(gè)過(guò)程會(huì)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(lái)顯示，這個(gè)軌跡就描繪了在整段光纖內(nèi)信號(hào)的強(qiáng)弱。盲區(qū)的概念Fresnel 反射引出一個(gè)重要的 OTDR 規(guī)格，即盲區(qū)。有兩類(lèi)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(lái)表示。盲區(qū)定義為持續(xù)時(shí)間，在此期間檢測(cè)器受高強(qiáng)度反射光影響暫時(shí)“失明”，直到它恢復(fù)正常能夠重新讀

9、取光信號(hào)為止。2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 由于本操作非常簡(jiǎn)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(cè)量半導(dǎo)體激光器的光譜測(cè)量?jī)x器的使用方法很簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 上圖分別為20dB和3dB測(cè)量結(jié)果 峰值波長(zhǎng)：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(huì) 本次光通信實(shí)驗(yàn)包含了四個(gè)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，配合老師的講解以及自己對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器和步驟的探索，我和搭檔兩人順利的將四個(gè)實(shí)驗(yàn)都完成并提前離開(kāi)。通過(guò)這次親自動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)，我將在理論課上學(xué)習(xí)到的知識(shí)，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(duì)光纖通信系統(tǒng)特性的理解和掌握。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，接觸了許多之前未曾見(jiàn)過(guò)的光學(xué)儀器，實(shí)驗(yàn)儀器將原本復(fù)雜的理論過(guò)程大為簡(jiǎn)化，要實(shí)現(xiàn)某一功能只需按一個(gè)按鈕，調(diào)整幾個(gè)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(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，做到了較為順利的完成實(shí)驗(yàn)。有時(shí)測(cè)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(wèn)題，重新測(cè)量就=就解決了這類(lèi)問(wèn)題。