音频信号光纤通信物理实验报告记录有数据Word文件下载.docx

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物理实验室制

实验目的

1、了解音频信号光纤传输系统的结构

2、熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法

3、学习音频信号光纤传输系统的调试技

实验仪器

名称

型号

音频信号光纤传输仪

FD-OFT-A

数字示波器

UTD2102CEL

波形发生器

UTG9020D

请认真填写

实验原理（注意：

原理图、测试公式）

1：

所谓光纤通信，就是用激光做载波，光纤为传输媒质的信号传输。

上图所示为直接光强调制光纤传输系统的结构原理方块图。

它主要包括光信号发送器，传输光纤，光信号接收器三部分组成。

传输过程是低频信号加载在高频信号去传出，在接受地卸掉高频信号，还原成低频信号。

2.

（1）光纤:

常用光纤是由各种导光材料做成的纤维丝，有石英光纤、玻璃光纤和塑料光纤等多种。

（2）光纤结构:

分两层,内层为纤芯，外层称包层，芯的折射率略大于包层，利用光在内芯的折射或在芯与包层界面上的全反射实现光的传播。

光波可通过反射从光纤的一端传输到另一端。

（3）为了保证系统的传输损耗低，发光器件LED的发光中心波长必须在传输光纤的低损耗窗口之内，使得材料色散较小。

低损耗的波长在850nm，1300nm或1600nm附近。

本仪器LED发光中心波长为850nm，光信号接受器的光电检测器峰值响应波长也与此接近。

3、光信号发送端

光信号发送端：

用半导体发光二极管LED作光源器件，把音频信号转换为光信号。

发光二极管的光强度由偏置电流I决定。

以BG1为主要元件构成的电路是LED的驱动电路，调节这一电路中的W2可使LED的直流偏置电流在0-50mA的范围内变化。

系统的频响特性：

当在某一频率下输出信号的强度是最大输出强度的0.707时，该频率称为截止频率。

频率在低频截止频率与高频截止频率之间的信号在系统中能得到较好的传输。

低频截止频率与高频截止频率之间频段称为光纤传输系统频响的带宽。

4、光信号接收端

光信号的接收主要是利用硅光电二极管（SPD）把传输光纤出射端输出的光信号的光功率转变为与之成正比的光电流I0，然后经I/V转换电路再把光电流转换成电压V0输出。

实验内容及步骤

1、光信号发送端-LED的电光转换特性的测定

打开机器，按照数据调节不同的电流，测量光信号发送端-LED的电光的功率，并按照数据会出规律图形。

具体的为：

调节发送器前面板上的“偏流调节”旋钮，使LED的驱动电流ID<

85mA的任一适当值，并观察光功率计的示值。

在保持LED驱动电流不变的情况下，适当调整传输光纤远端与光功率计探测器的耦合状态，使光功率计指示最大后保持这一最佳耦合状态不变。

然后调节“偏流调节”旋钮，使发送器前面板上的毫安表的示值（即LED的驱动电流ID）在0--85mA范围内变化，从零开始，每隔5mA读取一次光功率计的示值P0，直到ID=85mA为止。

根据以上测量数据，以P0为纵坐标，ID为横坐标，便可在（P0，ID）坐标系中画出包括传输光纤与LED的连接损耗及传输光纤的传输损耗在内的LED——光纤组件的电光特性曲线。

2.光纤传输系统频响的测定

观察光电特性曲线。

斜率不变段的电流的起始值和结尾值的中间值电流.在LED驱动电流输入电流中间值和调整波形发生器上频率为10HZ电压为2V。

然后观察数字示波器变化。

观察图形为完整地正弦曲线。

然后记录峰峰值。

然后改变波形发生器上频率的大小。

依次为20,25，30,40，60，80,100,150，200，300,400,500,700,800,1000,1100,1200,1400,1500,2000,2500,3000,4000,4500,5000,5500,6000,7000,8000,9000,10000HZ.记录个个峰峰值与表格。

然后找出其中最大的峰峰值。

最大峰值乘以0.707.得到一个数字。

然受利用上述数据以频率为横坐标。

以峰峰值和最大峰峰值与0.707乘积为纵坐标画光纤传输系统频响的测定曲线。

3.然后观察两曲线。

完成课后题。

实验数据记录（注意：

单位、有效数字、列表）

1．光信号发送端-LED的电光转换特性的测定

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

2.9

4.7

7.1

9.8

12.7

15.5

18.3

21.1

45.0

50.0

55.0

60.0

65.0

70.0

75.0

80.0

85.0

23.8

26.3

28.8

31.1

33.3

35.3

37.1

38.7

40.2

2．光纤传输系统频响的测定（输入电压U＝2V）

f/Hz

10

20

25

30

40

60

80

90

100

150

200

384

672

784

880

1010

1140

1180

1190

1210

1220

300

400

500

700

800

1000

1100

1200

1400

1500

2000

1170

1130

2500

3000

4000

4500

5000

5500

6000

7000

8000

9000

10000

1070

1020

944

912

864

848

816

768

数据处理、误差分析和实验结论

1、LED-传输光纤组件电光特性的测定：

依LED偏置电流与光功率实验曲线，线性响应的偏置电流区间为（27.5，46.4）mA，取此区间中值I＝39.0mA为最佳偏置电流。

2、光纤传输系统频响的测定：

由光纤系统幅频特性曲线得到，

低频截止频率f=26.2Hz

高频截止频率f=5549.1Hz

光纤传输系统频响的带宽为：

（26.2，5549.1）Hz

3、误差分析：

（1）音频信号光纤传输仪的本身的性能问题；

（2）数字示波器，波形发生器的故障；

（3）人员操作误差。

实验思考与建议

1、LED偏置电流是如何影响信号传输质量。

答：

调制信号幅度太小时，指示LED偏置电流的毫安表读数与调制信号无关，当调制信号幅度加到某一程度后，毫安表读数将随调制信号的幅度增大

2、本实验中光传输系统哪几个环节引起光信号的衰减？

光发射机、光接续点、光放大器、光分路器以及光接收机，也就是说在光传输的各个节点处都有可能引起光衰。

请在两周内完成，交教师批阅

附件：

（实验曲线请附在本页）