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1、指 导教 师教师评语教师签名： 年 月 日实验目的：1、了解半导体激光器LD的P-I特性。2、掌握光源P-I特性曲线的测试方法。实验器材：1、实验器材：主控&信号源模块、2号、25号模块 各一块2、23号模块（光功率计） 一块3、FC/PC型光纤跳线、连接线 若干4、万用表 一个实验内容：激光器的电流与电压的关系类似于正向二极管的特性。该实验就是通过测量输出功率和电流关系，对该线性关系进行测量，以验证P-I的线性关系。最后根据实验数据，绘出光源P-I特性曲线。实验原理：数字光发射机的指标包括：半导体光源的P-I特性曲线测试、消光比（EXT）测试和平均光功率的测试。接下来的三个实验我们将对这三个

2、方面进行详细的说明。LD半导体激光器P-I曲线示意图半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，激光二极管可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即启动介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。半导体激光器的输出光功率与驱动电流的关系如上图所示，该特性有一个转折点，相应的驱动电流称为门限电流（或称阈值电流），用Ith表示。在门限电流以下，激光器工作于自发辐射，输出（荧光）光功率很小，通常小于100pW；在门限电流以上，激光器工作于受激辐射，输出激光功率随电流迅速上升，基本上成直线关系

3、。该实验就是对该线性关系进行测量，以验证P-I的线性关系。P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流Ith尽可能小，没有扭折点， P-I曲线的斜率适当的半导体激光器：Ith小，对应P值就小，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，消光比大；没有扭折点，不易产生光信号失真；斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦；斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。实验步骤：1、关闭系统电源，按如下说明进行连线：（1）用连接线将2号模块TH7（DoutD）连至25号光收发模块的TH2（数字输入），并把2号模块的拨码开关S4设置为“ON”，使输入信号为全1电平。（

4、2）用光纤跳线连接25号光收发模块的光发输出端和光收接入端，并将光收发模块的功能选择开关S1打到“光功率计”。（3）用同轴电缆线将25号光收发模块P4（光探测器输出）连至23号模块P1（光探测器输入）。2、将25号光收发模块开关J1拨为“10”，即无APC控制状态。开关S3拨为“数字”，即数字光发送。3、将25号光收发模块的电位器W4和W2顺时针旋至底，即设置光发射机的输出光功率为最大状态；4、开电，设置主控模块菜单，选择主菜单【光纤通信】【光源的P-I特性测试】功能。5、用万用表测量R7两端的电压（测量方法：先将万用表打到直流电压档，然后将红表笔接TP3，黑表笔接TP2）。读出万用表读数U，

5、代入公式I=U/R7，其中R7=33, 读出光功率计读数P。调节功率输出W4，将测得的参数填入表格。P（uW）u（V）I（A）实验过程原始记录（数据、图表、波形等）：1、实验过程： 实验接线与结果显示图： 在主控&信号源模块，选择光纤通信菜单，在其中选择选择第一个实验，光源的P-I特性测试。2实验结果记录测得参数填入表格如下：413.7387.0309.6239.8172.597.8413.620.640.600.510.430.340.270.160.0190.0180.01550.0130.01030.00810.00497.5761.3181.0400.7000.51200.37500.

6、19220.150.140.130.120.110.090.050.00450.00420.00390.00360.00330.00270.0015最后根据实验测得数据，用Matlab绘出光源P-I特性曲线图如下：Matlab绘制曲线代码如下： x=19,18,15.5,13,10.3,8.1,4.9,4.5,4.2,3.9,3.6,3.3,2.7,1.5;y=413.7,387,309.6,239.8,172.5,97.84,13.62,7.576,1.318,1.040,0.700,0.512,0.375,0.1922;plot（x,y）xlabel（I/mA）;ylabel（P/uWti

7、tle（实验得LD半导体激光器P-I特性曲线）grid on;对实验结果曲线图的阈值电流部分进行局部放大，如图所示：实验结果及分析： 通过进行了光源的P-I特性测试实验，结合了书本上的知识，我对半导体激光器LD的P-I特性有了进一步的了解，同时也掌握了光源P-I特性曲线的测试方法。 首先可以学习到，P和I分别为激光器的输出光功率和驱动电流，I和P都有其阈值。当I小于阈值电流时，激光器发出的是自发辐射光；当I大于阈值电流时，发出的是受激辐射光，光功率随驱动电流的增加而增加。故一般信息的传输采用调制的方法，一般在I大于其阈值电流的线性区间上进行调制。且激光器输出光功率随温度的变化而变化，因为激光器

8、的阈值电流随温度升高而增大，二是外微分量子效率随温度升高而减小，故温度升高时，输出光功率明显下降，达到一定温度时，激光器就不辐射了。P-I特性也是选择半导体激光器的依据，选择的时候，应该选择阈值电流尽可能小，没有扭折点，P-I曲线的斜率适当的半导体激光器。在做实验的过程中，也因为是初次接触，还有些不习惯，从这第一个实验开始对实验箱的每个模块进行熟悉，中间在读数的时候，我们测得的数据波动的很厉害，不能稳定地读数，所以只能取中间值进行采集。 在实验的过程中，我们对多组数据进行了测量。我们首先由u=0.05（V）测量至u=0.64（V），发现了P-I大致的规律，后又估计在u=0.15（V）左右对应有

9、阈值电流，故又在此范围附近多测量了几组，使最终结果更精确。最后根据我们的数据绘出了实验测得的LD光源P-I特性曲线，曲线与理想情况还有些偏差，我认为造成误差的原因，主要可能有实验温度的影响和测量过程中读数与记录的误差等，但在误差允许的范围内，实验结果与理论基本吻合。可以从曲线上看出，阈值电流在4.2mA左右，阈值功率在1.318uW左右。光纤通信实验报告2光纤通信实验室实验日期：光发射机消光比测试1、了解数字光发射机的消光比的指标要求。2、掌握数字光发射机的消光比的测试方法。通过测量光发射机输入全“0”时输出的平均光功率P00即无输入信号时的输出光功率，以及光发射机输入全“1”时输出的平均光功

10、率P11，计算数字发射机消光比的测试方法。1、 主控&信号源模块、2号、25号模块 各一块2、 23号模块（光功率计） 一块3、 FC/PC型光纤跳线、连接线 若干4、消光比定义为：。式中P00是光发射机输入全“0”时输出的平均光功率即无输入信号时的输出光功率。P11是光发射机输入全“1”时输出的平均光功率。从激光器的注入电流（I）和输出功率（P）的关系，即P-I特性可以清楚地看出消光比的物理概念，如下图所示。PEXTADPPIN消光比对灵敏度的影响由图可知，当输入信号为“0”时，光源的输出光功率为P00，它将由直流偏置电流Ib来确定。无信号时光源输出的光功率对接收机来说是一种噪声，将降低光接

11、收机的灵敏度。所以从接收机角度考虑，希望消光比越小越好。但是，应该指出，当Ib减小时，光源的输出功率将降低，光源的谱线宽度增加，同时，还会对光源的其它特性产生不良影响，因此，必须全面考虑Ib的影响，一般取Ib = （0.70.9）Ith（Ith为激光器的阈值电流）。在此范围内，能比较好地处理消光比与其它指标之间的矛盾。考虑各种因素的影响，一般要求发送机的消光比不超过0.1。在光源为LED的条件下，一般不考虑消光比，因为它不加直流偏置电流Ib ，电信号直接加到LED上，无输入信号时的输出功率为零。因此，只有以LD作光源的光发射机才要求测试消光比。（1）用连接线将2号模块TH7（DoutD）连至2

12、5号光收发模块的TH2（数字输入）。4、开电，设置主控模块菜单，选择【光功率计】功能。5、将2号模块的拨码开关S4设置为“ON”，使输入信号为全1电平。测得此时光发端机输出的光功率为P11。6、将2号模块的拨码开关S4设置为“OFF”，使输入信号为全0电平。测得此时光发端机输出的光功率为P00。7、代入公式，即得光发射机消光比。8、调节W4，改变各参数，并将所测数据填入下表。P00（uW）P11（uW）0.0970.09580.09510.0964405.4369.3231.6156.062.880.512-36.21-35.86-33.83-32.15-28.20-18.98-7.28实验结果