光纤实验报告.docx

1、光纤实验报告学院名称光纤实验信息工程学院专业班级学号实验成绩学生姓名同组人姓名实验日期2课程名称光纤通信实验题目半导体激光器P-I特性测试实验实验记录：一、实验目的1、学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理2、了解半 2、了解导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系3、掌握半导体激光器P（平均发送光功率）-I（注入电流）曲线的测试方法二、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、FC/PC-FC/PC单模光跳线 1根4、万用表 1台5、连接导线 20根三、实验原理半导体激光二极管（LD）或简称半导体激光器，它通过受激辐射发

2、光，是一种阈值器件。处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率（10mW）辐射，而且输出光发散角窄（垂直发散角为3050，水平发散角为030），与单模光纤的耦合效率高（约3050），辐射光谱线窄（0.11.0nm），适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号（20GHz）直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。P-I特性是选择半导

3、体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流尽可能小，对应P值小，而且没有扭折点的半导体激光器。这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，消光比大，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I曲线的斜率适当。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。半导体激光器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，也即激活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。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流。在实验中所用到半导体激光器输出波长为1310nm，带尾纤及FC型接口。

4、半导体激光器作为光纤通信中应用的主要光源其性能指标直接影响到系统传输质量，因此PI特性曲线的测试了解激光器的性能是非常重要的，半导体激光器驱动电流的确定是通过测量串联在电路中的R110上的电压值。电路中的驱动电流在数值上等于R110两端电压与电阻之比。为了测试更加精确，实验中先用万用表测出R110的精确值，计算得出半导体激光器的驱动电流，然后用光功率计测的实验室名称指导教师签名学院名称大学学生实验报告信息工程学院专业班级学号实验成绩学生姓名同组人姓名实验日期2课程名称光纤通信实验题目半导体激光器P-I特性测试实验 一定驱动电流下半导体激光器发出激光的功率，从而完成PI特性的测试，并可根据PI特

5、性得出半导体激光器的斜率效率。图4.1-1 LD半导体激光器P-I曲线示意图四、实验内容1、测量半导体激光器输出功率和注入电流，并画出P-I关系曲线。2、根据PI特性曲线，找出半导体激光器阈值电流，计算半导体激光器斜率效率。五、实验步骤1、将光发模块中的可调电阻W101逆时针旋转到底，使数字驱动电流达到最小值。2、用万用表测得R110电阻值，找出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的关系（VIR110）。3、 拨动双刀三掷开关，BM1选择到半导体激光器数字驱动，BM2选择到1310。4、旋开光发端机光纤输出端口（1310nm T）防尘帽，用FC-FC光纤跳线将半导体激光器与光功率计输入端连接起来

6、，并将光功率计测量波长调整到1310nm档。5、连接导线：将T502与T101连接。6、 连接好实验箱电源，先开交流电源开关，再开直流电源开关，即按下K01，K02 (电源模块)，并 打开光发模块和数字信号源的直流电源（K10与K50）。7、 用万用表测量R110两端电压（红表笔插T103，黑表笔插T104）。8、 慢慢调节电位器W101，使所测得的电压为下表中数值，依次测量对应的光功率值，并将测得的数 据填入下表。9、 做完实验后先关闭光发模块（K10），然后依次关掉各直流开关（电源模块），以及交流电开关。10、拆下光跳线及光功率计，用防尘帽盖住实验箱半导体激光器光纤输出端口，将实验箱还原。

7、11、将各仪器设备摆放整齐。实验室名称指导教师签名学院名称学生实验报告信息工程学院专业班级学号实验成绩学生姓名同组人姓名实验日期2课程名称光纤通信实验题目半导体激光器P-I特性测试实验六、实验结果1、根据实验记录数据，算出半导体激光器驱动电流，画出光功率与注入电流的关系曲线。R=1.7kU(mV)12345678I(mA)0.6031.211.872.453.1163.634.324.91P（uW） 00.0030.0950.3370.5900.81601.0601.302P（dBm）-40.19-34.98-32.25-30.76-29.55-28.71U(mV)91012141618202

8、2I(mA)5.596.227.458.749.9111.1912.4613.64P（uW）1.54801.79602.2572.7413.1293.7014.1694.632P（dBm）-28.01-27.30-26.44-25.55-24.87-24.27-23.61-23.02U(mV)2426283032343638I(mA)14.9116.2316.9818.6819.82210122.1823.55P（uW）5.0495.465.976.416.546.877.187.47P（dBm）-22.77-22.43-22.08-21.79-21.69-21.49-21.35-21.19L

9、D的P-I特性测试表2、根据所画的P-I特性曲线，找出半导体激光器阈值电流Ith的大小IthP-I特性曲线3、根据P-I特性曲线，求出半导体激光器的斜率效率。由图示可知：阈值电流=6.23mA。斜率为2.657。实验室名称指导教师签名学院名称学生实验报告信息工程学院专业班级学号实验成绩学生姓名同组人姓名实验日期2课程名称光纤通信实验题目半导体激光器P-I特性测试实验七、注意事项1、半导体激光器驱动电流不可超过40mA，否则有烧毁激光器的危险。2、由于光功率计，光跳线, 光功率计等光学器件的插头属易损件，使用时应轻拿轻放，切忌用力过大。八、思考题1.试说明半导体激光器发光工作原理。答：半导体激光

10、二极管（LD）或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，是一种阈值器件。处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率（10mW）辐射，而且输出光发散角窄（垂直发散角为3050，水平发散角为030），与单模光纤的耦合效率高（约3050），辐射光谱线窄（0.11.0nm），适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号（20GHz）直接调制，非常适合于作

11、高速长距离光纤通信系统的光源。2.环境温度的变化对半导体激光器P-I特性有何影响？答：温度对半导体激光器阈值电流和输出功率都有影响，且服从经验公式：Ith=I0 eT/T0 。 实验室名称指导教师签名学院名称学生实验报告信息工程学院专业班级学号实验成绩学生姓名同组人姓名实验日期2010-12-22课程名称光纤通信实验题目数字光纤通信系统线路编译码实验实验记录：一、实验目的1、了解线路码型在光纤传输系统中的作用2、掌握线路码型的编译码过程以及电路实现原理二、实验仪器1、ZYE430IG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

12、 1根5、连接导线 20根三、实验原理接口码HDB3码虽然有很多优点，如功率中无直流分量，高低频成分少，定时信息丰富，有利于定时提取等，但它不能在光纤中传输，当通过接口码型变换电路将其变换为PCM码后，虽然能在数字光纤系统中传输，但在实际的数字光纤通信系统中并不采用这种码型本实验阐述了适合数字光纤通信系统所采用的三种线路码型：伪双极性码；mBnB码；附加奇偶位码。还说明了线路码相对于接口码型的优点，并将一基带信号NRZ码变换为有利于数字光纤通信系统传输的线路码型：伪双极性码、mBnB码。由于CMI码有很多优点，它既为我国数字通信标准制式所规定的两种接口码型之一，又是数字光纤通信系统中所采用的线

13、路码型，它既属于伪双极性码又属于mBnB码（1B2B码）。所以，本实验中的线路码型就采用CMI码。 CMI码为信号反转码（Code Mark Inversion），是一种二电平不归零码，是PCM四次群的线路传输码型，也就是四次群数字光纤通信设备与四次群PCM设备之间的接口码型。1、CMI码的特点A、CMI码编译电路简单，便于设计与调试。B、CMI码的最大连“0”和连“1”都是3个C、具有误码监测能力，当其编码规则被破坏，就表示有误码产生，便于线路传输中的误码监测。D、CMI码功率谱中的直流分量恒定，低频分量小，fr（变换前的码速率）频率处有限谱，频带较宽，便于定时提取。E、CMI码的速率是编码

14、前信号速率的两倍。2、CMI码的编码规则A、对于二进制“0”被编码成为前后得A1和A2（A1为“0”电平，A2为“1”电平）两种幅值的电平，每种幅值占单位时间间隔的一半（T/2），即在CMI码中为“01”码。B、对于二进制“1”用幅值电平A1和A2来编码。A1或A2都占满了一个单位时间间隔（T），即在CMI码流中为“00”或“11”码；对于相继的二进制“1”，这两个电平相互交替。这也就是前一个二进制“1”实验室名称指导教师签名学院名称学生实验报告信息工程学院专业班级学号 实验成绩学生姓名 同组人姓名实验日期2010-12-22课程名称光纤通信实验题目数字光纤通信系统线路编译码实验编为A1，（即

15、“00”）则后一个二进制“1”就编A2，反之，前一个二进制“1”编为A2，（即“11”）则后一个二进制“1”就编A1，即在CMI码流中以“00”和“11”信号相互交替。3、CMI码编码电路的方式CMI编码电路比较简单，CMI码的编码规则是将二值码NRZ序列中的“1”和“0”状态进行分离，然后按各自的编码规则进行编码，最后由这两种状态的编码合成输出就成为CMI码。4、CMI译码电路CMI译码不采用CMI编码逆变换，而是采用延时CMI码T/2（即半比特时间）然后相加，时钟读出的方法。 5、mBnB码和伪双极性码mBnB码是将输入的m比特(Bit)一组码作为一个码字，按变换表，在同样长的时间间隔内，

16、变换成n比特一组的输出码字，因此又称为字变换码。这里m，n均为正整数，且nm。伪双极性码（CMI和DMI）也是一种字变换码，也可以认为它们是1B2B码，这种码保留了电缆数字传输中常用的双极性码（常称AMI码）的优点，如表16.2所示。用两个比特数字脉冲表示AMI码中的一个码字，“1”码时以“00”和“11”相互交替（对应于AMI码中“1”码以“”和“”电平相互交替），从而使码流中“0”和“1”均等，消除直流基线的影响，连“0”整数和连“1”整数被限制在2或3，同时也可以自检误码。但这种码型的缺点是冗余度大，仅在基群和二次群系统中使用。AMICMIDMI+111100101在“”之后，10在“”

17、之后0000表1 AMI码和伪双极性码的变换规则电平码CMIDMI DMI模式1模式2模式1模式2001010110（连“0”模式不变）100110011表2 二电平码变为CMI和DMI码的规则实验中线路编码将数字基带信号NRZ码变换为适合数字光纤通信系统传输的线路码型CMI码，CMI码经光纤传输后，再经线路译码变换为基带信号NRZ码。实验方框图如图16-1所示。观察各点波形以理解CMI编译码规则。实验室名称指导教师签名学院名称学生实验报告信息工程学院专业班级学号 学院名称学生姓名 同组人姓名实验日期2010-12-22课程名称光纤通信实验题目数字光纤通信系统线路编译码实验四、实验内容1、验证

18、符合光纤传输系统的线路码型2、观察线路码型的编译码过程五、实验步骤1、连接导线：数字信号源模块T504与CMI编译码模块T701连接，T502与T702连接，T703与T151连接，T751与T161连接，T752与T502连接。2、用FC-FC光纤跳线将1550nm光发端机（1550nmT）与1550nm光收端机（1550nmR）连接起来，组成1550nm光纤传输系统。3、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。4、接通数字信号源模块(K50)、CMI编译码模块（K70）和光发模块(K15)的直流电源。5、用示波器观察以下测试点的波形：6、拨动数字信号源

19、模块中的K501、K502、K503，使之产生不同的伪随机码。7、用示波器观察上述测试点的波形变化，并加以分析，看是否满足CMI码的编码规则。8、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。实验室名称指导教师签名学院名称学生实验报告信息工程学院专业班级学号 学院名称学生姓名 同组人姓名实验日期2010-12-22课程名称光纤通信实验题目数字光纤通信系统线路编译码实验六、实验波形 TP502 TP504 TP703 TP161 TP753 实验室名称指导教师签名学院名称学生实验报告信息工程学院专业班级学号 实验成绩学生姓名 同组人姓名 实验日期2课程名称光纤通信实验题目

20、光纤通信网中的光时分复用技术实验实验记录：一、实验目的1、了解光纤接入网时分复用原理2、掌握时分复用技术二、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、FC/PC-FC/PC单模光跳线 1根4、连接导线 20根三、实验原理光时分复用（OTDM）是以光领域的超高速信号处理技术为基础，避免了高速电子器件和半导体激光器直接调制能力的限制，可实现数十Gbit/s乃至数百Gbit/s的高速传输。所谓时分复用是指将多个通道的数字信息（低速率）以时间分割的方式插入到同一个物理信道中。复用之后的数字信息成为高速率的数字流，数字流由帧组成。帧定义了信道

21、上的时间区域，在这个区域内信号以一定的格式传送。时分复用必须采取同步技术来使远距离的接收端能够识别和恢复这种帧结构。特征码组（或称帧定位码组）按一定的周期重复出现。每一帧又包含若干个时间区域，叫做时隙TS，每个时隙在通信时严格地分配给一个信道，即每个信道的数字信息是严格相等且时间上保持严格的同步关系。光时分复用（OTDM）可分为比特间插和分组间插。比特间插TDM帧中每个时隙对应一个待复用的支路信息（一个比特），同时有一个帧脉冲信息，形成高速TDM信号，主要用于电路交换业务。分组间插TDM帧中每个时隙对应一个待复用支路的分组信息（若干个比特区），帧脉冲作为不同分组的界限，主要用于分组交换业务。本

22、实验将两路不同的模拟信号分别经两个独立的PCM编码电路进行PCM编码，在编码的过程中使这两个编码电路采用不同的编码时隙，然后将这两路PCM信号进行同步复接，即时分复用，再将此信号接入到光发端机数字驱动电路的输入端，经光纤传输后送到PCM译码电路，用各自相应的编码时隙将它们分别恢复为原模拟信号。实验框图如图1所示。图1 时分复用实验框图光纤通信网中的时分复用技术从电路上来说就是电路的时分复用。时分复用技术是光纤通信系统中重要组成部分。实验室名称指导教师签名学院名称学生实验报告信息工程学院专业班级学号 实验成绩学生姓名同组人姓名实验日期2课程名称光纤通信实验题目光纤通信网中的光时分复用技术实验四、

23、实验内容1、将两路模拟信号进行时分复用2、观察PCM编译码过程及各测试点波形五、实验步骤1、用FC-FC光纤跳线将1550nm光发端机（1550nmT）与1550nm光收端机（1550nmR）连接起来，组成1550nm数字光纤传输系统。2、连接导线：模拟信号源模块T303 (1K正弦波)与PCM编译码模块T601连接，T304 (2K正弦波)与T611连接，T621与光发模块T151连接，T161与T631连接。3、将K601，K602，K603接1，2脚。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、分别接通光发模块(K150)、模拟信号源模块(K30

24、)、PCM编译码模块（K60）的直流电源。6、调节两正弦波波形，使得T303波形为1K正弦波，幅度为2V，T304波形为2K正弦波，幅度为2V。7、用示波器观察时隙0（TP650）、时隙1（TP651）、时隙2（TP652）和PCM编译码中帧同步码（TP653）的波形。8、观察TP602（模拟信号1模数转换后波形），TP612（模拟信号2模数转换后波形）T621（两路模拟信号经模数转换和时分复用后的波形）。9、观察和比较TP603与TP601，TP613与TP611。10、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。六、实验波形截图如下时隙0（TP650）的波形 时隙

25、1（TP651）的波形 实验室名称指导教师签名学院名称学生实验报告信息工程学院专业班级学号 实验成绩学生姓名同组人姓名实验日期2课程名称光纤通信实验题目光纤通信网中的光时分复用技术实验时隙2（TP652）的波形 PCM编译码中帧同步码（TP653）的波形 TP602(模拟信号1模数转换后波形) TP612(模拟信号2模数转换后波形) TP621(两路模拟信号经模数转换和时分复用后的波形)实验室名称指导教师签名出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘

26、志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。 亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良

27、死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。臣不胜受恩感激。今当远离，临表涕零，不知所言。