光纤通信实验五.docx

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光纤通信实验五

实验报告

课程名称：

光通信实验

实验名称：

模拟信号光纤传输实验

数字信号光纤传输实验

学生姓名：

章仕波

学生学号：

11081522

实验日期：

4月15日

实验十一模拟信号光纤传输实验

一、实验目的

1、了解模拟信号光纤系统的通信原理

2、了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构

二、实验内容

1、各种模拟信号LED模拟调制：

三角波，正弦波，语音信号（外输入语音信号）

2、各种模拟信号LD模拟调制：

三角波，正弦波，语音信号（外输入语音信号）

四、实验仪器

1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱1台

2、20MHz双踪模拟示波器1台

3、万用表1台

4、FC/PC-FC/PC单模光跳线1根

5、850nm光发端机和光收端机（可选）1套

6、ST/PC-ST/PC多模光跳线（可选）1根

7、音频线（可选）1根

8、外输入语音信号源（可选收音机，单放机，PC机等）1套

9、连接导线20根

五、实验原理

根据系统传输信号不同，光纤通信系统可分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。

由于发光二极管和半导体激光器的输出光功率（对激光器来说，是指阈值电流以上线性部分）基本上与注入电流成正比，而且电流的变化转换为光频调制呈线性，所以可以直接调制。

对于半导体激光器和发光二极管来说，具有简单、经济和容易实现等优点。

进行发光二极管及半导体激光器调制时采用的就是直接调制。

连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，适当地选择直流偏置电流的大小，可以减小光信号的非线性失真。

电路实现上，LED的模拟信号调制较为简单，利用其P-I的线性关系，可以直接利用电流放大电路进行调制，实验箱模拟信号调制电路如图11-3所示。

一般来说，半导体激光器很少用于模拟信号的直接调制，半导体激光器模拟调制要求光源线性度很高。

而且要求提高光接收机的信噪比比较高。

与发光二极管相比，半导体激光器的V-I线性区较小，直接进行模拟调制难度加大，采用图11-3调制电路，会产生非线性失真。

本实验通过完成各种不同模拟信号的LED光纤传输（如正弦波，三角波，外输入音乐信号），了解模拟信号的调制过程及调制系统组成。

模拟信号光纤通信系统组成如图11-2所示。

半导体激光器的模拟调制，直接利用图11-3所示电路进行调制，比较LED直接模拟调制与LD直接模拟调制的区别。

从调制信号的形式来看，光调制可分为模拟信号调制和数字信号调制。

模拟信号调制直接用连续的模拟信号（如话音、模拟图像信号等）对光源进行调制。

图11-1就是对发光二极在LD模拟信号调制实验中，采用预失真补偿电路对模拟信号波形进行失真补偿，观察补偿后的传输效果与补偿前的效果。

图11-1发光二极管模拟调制原理图

光纤

六、注意事项

1、光源，光跳线，光波分复用器，光功率计等光学器件的插头属易损件，应轻拿轻放，使用时切忌用力过大。

2、不可带电拔插光电器件，要拔插光电器件，须先关闭电源后进行。

七、实验步骤

A、LD模拟信号调制实验

1、连接导线：

模拟信号源模块T303与光发模块T111连接。

2、用FC-FC光纤跳线将1310nm光发端机（1310nmT）与1310nm光收端机（1310nmR）连接起来。

3、将拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到模拟、1310nm和1310nm档。

K121拨下。

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、打开模拟信号源模块（K60）、光发模块（K10）的直流电源。

6、调节模拟信号源模块电位器W306，使TP303波形幅度为2V。

7、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（W112），使之小于25mA。

8、调节电位器W111，W112和W121，使得TP121处波形幅度为2V且无明显失真，用示波器观察TP111，TP112和TP121波形，观察模拟信号光纤传输调制过程。

9、根据实验三失真补偿步骤，观察经过失真补偿电路的模拟信号传输。

10、将T303换成T302（三角波）或T301（方波），观察各测试点波形效果。

实验记录

正弦波

TP111

T

P112

TP121

三角波

TP111

TP112

TP121

方波

TP111

TP112

TP121

九、思考题

1、根据电路图，分析W111，W112，W121的作用，并用实验验证。

改变静态工作点

2、光纤传输系统能否传输数字信号，为什么？

光纤传输系统能传输数字信号

实验十二数字信号光纤传输实验

一、实验目的

1、了解数字信号光纤传输系统的通信原理

2、掌握完整数字光纤通信系统的基本结构

二、实验内容

1、观察各种数字信号在LD（1310nm）光纤传输系统中的波形

2、观察各种数字信号在LED（850nm）光纤传输系统中的波形（可选）

四、实验仪器

1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱1台

2、20MHz双踪模拟示波器1台

3、万用表1台

4、FC/PC-FC/PC单模光跳线1根

5、850nm光发端机和光收端机（可选）1套

6、ST/PC-ST/PC多模光跳线（可选）1根

7、连接导线20根

五、实验原理

数字光纤通信之所以发展得如此迅速，是因为数字光纤通信与传统的电缆传输通信相比具有明显的优势。

如传输带宽很宽，通信容量大，中继距离长，保密性很好，投资少，见效快，管理维护方便等许多优点。

图12-1数字光纤通信传输的基本原理图

数字光纤通信的基本原理是将数字通信中的数据传输信号首先经过电—光变换成光脉冲数字信号，然后通过光纤光缆传输到数字通信的对方，最后再经过光—电变换、放大、均衡与定时再生成数据传输信号，这一变换如图12-1所示，图中的光发送机完成电—光变换后由光源器件（激光器—LD或者发光二极管—LED）发射光脉冲信号。

光接收机完成光—电变换，即由光检测器把光信号变换成电信号！

数字信号的光源驱动电路与模拟驱动电路原理有一定的区别。

半导体激光器是利用其在有源区中受激发射的器件，只有在工作电流超过阈值电流的情况下，才会输出激光（相干光），因而是有阈值的器件。

图12-2为LD的P-I特性曲线及调制波形，图中的

为LD的阈值电流。

由图可见调制LD光源器件发光必须是直流偏置电流

和信号电流（即调制电流

）的共同作用。

图12-2LDP-I特性曲线、调制波形

本实验利用光纤对各种数字信号进行传输，以了解和熟悉光纤传输数字信号系统的组成。

用双踪示波器观察光发模块与光接收模块各点的波形，并进行比较。

数字信号有脉冲信号、NRZ码，CMI码（关于各种码型概念及编码规则将在实验15和16中详细介绍）。

在电路驱动上，数字驱动电路采用射极耦合驱动电路。

所有数字信号先经过电平转换，进行直流偏置后直接幅度调制到激光器中。

其驱动电路如图12-4所示。

光纤

数字信号光纤传输系统组成框图如图12-3所示，对原始数字信号产生模块的信号进行各种不同方式的编码和译码，然后通过光纤传输，在测试端口观测输出端的信号波形，并且比较发光二极管的数字驱动与半导体激光器数字驱动效果的异同。

六、注意事项

1、光源，光跳线，光波分复用器，光功率计等光学器件的插头属易损件，应轻拿轻放，使用时切忌用力过大。

2、不可带电拔插光电器件，要拔插光电器件，须先关闭电源后进行。

七、实验步骤

A、LD数字信号调制实验

1、用FC-FC光纤跳线将1310nm光发端机（1310nmT）与1310nm光收端机（1310nmR）连接起来，组成1310nm光纤传输系统。

2、连接导线：

数字信号源T504与光发模块T101连接，将数字信号源模块K511拨到上面。

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亮。

5、接通数字信号源模块（K50）、光发模块（K10）的直流电源。

6、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（W101），使之小于25mA。

7、调节电位器W121，使得TP121处波形幅度大于3.5V，用示波器观察TP101，TP102和TP121波形，观察数字信号光纤传输调制过程。

8、将数字信号源模块K511拨到下面，观察各点波形变化。

图12-5以方波为例TP101、TP102、TP121各点的波形

9、改变数字信号源模块拨码开关状态，观察各测试点波形变化。

10、改用实验箱中其他码型的数字信号进行上述步骤，观察各种码型的波形（PCM编码信号，CMI编码信号，脉冲信号等）。

11、依次关闭各直流电源、交流电源，拆除导线，拆除各光学器件，将实验箱还原。

数据记录

64kHz

TP101

TP102

TP121

128KhZ

TP101

TP102

TP121

九、思考题

1、画出光纤传输数字信号实验框图，并简述数字信号光纤传输过程。

光纤