实验五光无源器件特性测试实验精.docx
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实验五光无源器件特性测试实验精
常用光纤器件特性测试实验
实验五光无源器件特性测试实验
一、实验目的
1、了解光无源器件，丫型分路器以及波分复用器的工作原理及其结构2、掌握它们的正确使用方法
3、掌握它们主要特性参数的测试方法
二、实验内容
1、测量丫型分路器的插入损耗2、测量丫型分路器的附加损耗3、测量波分复用器的光串扰
三、预备知识
1、光无源器件的种类，有哪些？
重点学习几个特性。
四、实验仪器
1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱1台2、FC接口光功率计1台
3、万用表1台4、FC-FC法兰盘1个5、丫型分路器1个6、波分复用器
2个
7、连接导线
20根
五、实验原理
光通信系统的构成，除需要光源器件和光检测器件之外，还需要一些不用电源的光通路元、部件，我们把它们统称为无源器件。
它们是光纤传输系统的重要组成部分。
光无源器件包括光纤活动连接器（平面对接FC型、直接接触PC型、矩形SC型、光衰减器、光波分复用器、光波分去复用器、光方向耦合器（例如:
丫型分
路器、星型耦合器、光隔离器、光开关、光调制器,,
本实验重点介绍丫型分路器和光波分复用器，下一实验重点讲光纤活动连接器。
在应用这些无源器件时必须考虑无源器件的各项指标，如丫型分路器（1分2的光耦合器的插入损耗，分光比,波分复用器的光串扰等。
下面对丫型分路器插入损耗及附加损耗及其分光比、波分复用器的光串扰分别进行测试。
丫型分路器的技术指标一般有插入损耗（InsertionLoss、附加损耗（Excess
Loss、分光比和方向性、均匀性等,在实验中主要测试丫型分路器的插入损耗，附加损耗及分光比。
就丫型分路器而言，插入损耗定义为指定输出端口的光功率相对全部输入光功率的减少值。
插入损耗计算公式为5-1式。
lg（10.INoutiPPLiI-=
（5-1
其中,I.Li为第i个输出端口的插入损耗，Pouti是第i个输出端口测到的光功率值,PIN
是输入端的光功率值。
丫型分路器的附加损耗定义为所有输出端口的光功率总和相对于全部输入光功率的减小值。
附加损耗计算公式为9-2式
IN
OUT
PP
LE!
=lg
10.
（5-2
对于丫型分路器，附加损耗是体现器件制造工艺质量的指标，反映的是器件制作过程带来的固有损耗；而插入损耗则表示的是各个输出端口的输出光功率状况，
不仅有固有损耗的因素，更考虑了分光比的影响。
因此不同类型的光纤耦合器，插
入损耗的差异，并不能反映器件制作质量的优劣，这是与其他无源器件不同的地方。
分光比是光耦合器件所特有的技术术语，它定义为耦合器各输出端口的输出功率的比值,在具体应用中通常用相对输出总功率的百分比来表示。
%
100.?
=
刀
OUT
OUTi
PPR
C
（5-3
例如对于丫型分路器,1:
1或50:
50代表了输出端相同的分光比。
即输出为均分的器件。
在实际工程应用中，往往需要各种不同分光比的器件，可以通过控制制作方法来改变光耦合器件的分光比。
测试丫型分路器的插入损耗、附加损耗和分光比时，其测试实验框图如图9-1所示。
测试方法为：
先测试出光源输出的光功率P0将丫型分路器接入其中组成图9-1所示
图5-1丫型分路器性能测试实验框图
测试系统后，分别测出丫型分路器输出端的光功率P1和P2代入9-1,9-2,9-3式即可得到待测丫型分路器的性能指标。
波分复用器的光串扰（隔离度，为波分复用器输出端口的光进入非指定输出端口光能量的大小。
其测试原理图如图5-2所示
图5-2波分复用器光串扰测试原理图
上图中波长为1310nm、1550nm的光信号经波分复用器复用以后输出的光功
率分别为P01、
P02,解复用后分别输出的光信号，此时从1310窗口输出1310nm的光功率为P
11,输出1550nm的光功率为P12从1550窗口输出1550nm的光功率为P22输出
1310nm的光功率为P21。
将各数字代入下列公式：
21
0112lg
10PPL=（5-4
12
0221lg
10PPL=（5-5
由于便携式光功率计不能滤除波长1310nm只测155Onm的光功率，同时也不能
滤除1550nm只测1310nm的光功率。
所以改用下面的方法进行光串扰的测量。
1310窗口
1550窗口
光波分
宣用器
光波分
复用器
1310側口
1550窗口
测量1310nm的光串扰的方框图如5-3（a所示。
测量1550nm的光串扰的方框图如5-3（b所示:
在这种方法中，光串扰计算公式为
12112lg
10PPL=（5-621
221lg
10PPL=（5-7
上式中L12,L21即是光波分复用器相应的光串扰。
六、注意事项
1、字迹工整，原理分析透彻
2、记录各实验数据，根据实验结果计算丫型分路器插入损耗和附加损耗。
3、
根据实验结果，计算获得波分复用器光串扰。
4、分析实验结果，误差分析正确。
七、实验步骤
A、丫型分路器性能测试
入2
无图5-3（b1310nm光串扰测试框图
图5-3（a1310nm光串扰测试框图
1、用FC-FC光跳线将1310nm光发端机与光功率计相连，组成简单光功率测试系统。
2、连接导线:
PCM编译码模块T661与CPLD下载模块983连接，T980与光发
模块输入端T101连接。
3、将拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到数字、1310nm和1310nm
4、接上交流电源线，先开交流开关,再开直流开关K01,K02,五个发光二极管全
5、接通PCM编译码模块（K60、
CPLD下载模块（K90,光发模块（K10的直流
电源
&用万用表监控R110两端电压（红表笔插T103,黑表笔插T104,调节半导体激光器驱动电流,使之为25mA。
7、用光功率计测得此时光功率为P
0
8、拆除FC-FC光纤跳线，将丫型分路器按照图9-1中方法组成测试系统。
9、用光功率计分别测出丫型分路器输出两端光功率P1和P2。
10、关掉各直流开关，以及交流电开关。
拆除导线以及各光学元件，将实验箱还原。
B、波分复用器性能测试
1、连接导线:
PCM编译码模块T661与CPLD下载模块983连接，T980与光发模块输入端T101连接。
2、波分复用器连接：
（1将波分复用器（A标有“1310nm的光纤接头插入“1310nm光发端
（1310nmT。
（2将波分复用器（A标有“1550nm的光纤接头用保护帽遮盖起来。
（3用FC-FC法兰盘将两个波分复用器“IN端相连。
3、拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到数字、1310nm和1310nm。
4、接上交流电源线，先开交流开关,再开直流开关K01,K02,五个发光二极管全亮。
5、接通PCM编译码模块（K60、CPLD下载模块（K90,光发模块（K10的直流电源。
&用万用表监控R110两端电压（红表笔插T103,黑表笔插T104,调节半导体激光器驱动电流,使之为25mA。
7、用光功率计测得此时波分复用器（B标有“1310nm端光功率为P
11
测得标有1550nm
端光功率为P
12
。
8、拆除波分复用器“IN端'FC-FC法兰盘，测得波分复用器（A标有“IN端输出光
功率为P
1
。
9、.依次关闭各直流电源、交流电源，拆除导线，拆除波分复用器。
10、根据5-3（b测试框图和上述波分复用器1310nm光功率串扰步骤，设计步骤并测试1550nm光串扰
11、将所得光功率数据代入公式5-6和5-7计算波分复用器的光串扰。
八、实验报告
1、字迹工整
2、原理分析透彻。
3、记录各实验数据，根据实验结果计算丫型分路器插入损耗和附加损耗
4、根据实验结果，计算获得波分复用器光串扰。
5、分析实验结果，误差分析正确。
九、思考题
1、试设计实验测量波分复用器的插入损耗。
2、对波分复用器光串扰测试进行误差分析。
3、查阅相关文献，比较丫型分路器和波分复用器内部结构差异
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