实验五波分复用光纤通信系统.docx

实验五 波分复用光纤通信系统实验五 波分复用光纤通信系统 一、实验目的 1、熟悉波分复用器的使用方法。 2、掌握波分复用技术及实现方法。 二、实验内容 1、了解波分复用技术原理。 2、掌握波分复用技术在光纤通信中的应用。 三、实验原理 波分复用技术，就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的波长(或频率)不同，可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端利用波分复用器(合波器)，将不同波长的信号光载波合并起来，送入一根光纤中进行传输；在接收端再由另一波分复用器(分波器)，将这些不同波长承载不同信号的光载波分开，实现一根光纤中同时传输几个不同波长的光信号。 由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立的(不考虑光纤非线性时)，从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输，以增加光纤传输系统的信息容量。波分复用系统原理框图如图5-1所示。 信道1信道2光源A1光源A2····检波A1合波器分波器检波A2····信道1信道2信道n光源An图5-1 波分复用系统原理框图 检波An信道n作为波分复用器的单模光纤耦合器可单向运用，也可双向运用。在单向运用时，如图5-2所示。两个不同波长的光载波信号分别从端口2、3注人，则输出端口1中有两个不同波长光波信号的合成输出，这是合波器；反之，从端口1注入两个不同波长的合成光波信号，输出端口2、3分别有不同波长的光载波信号输出，这是分波器；合波器、分波器分别应用在波分复用光纤传输系统的发送端和接收端。 图5-2 波分复用器单向运用传输系统 在双向运用时，正方向和反方向所传输的光载波信号的波长不同，如图5-3所示， 两个波分复用器分别置于双向光纤传输系统的两端。 图5-3 波分复用器双向运用传输系统 考虑到单模光纤在波长为1310nm附近具有最低色散，且在波长为1550nm附近具有最低损耗。 本实验的方案是：波分复用系统中两个光载波的波长分别采用1310nm和1550nm。实验原理框图分别如图5-4所示。 模拟信号源 1模拟信号源 21310nm光发送模块1310nm光接收模块模拟输出13101550nm光发送模块1550波分复用器113/15波分复用器2131015501550nm光接收模块模拟输出 双模拟信号的波分复用传输系统 模拟信号源数字信号源1310nm光发送模块13101550nm光发送模块1550波分复用器113/15波分复用器213101310nm光接收模块模拟输出15501550nm光接收模块数字输出 模拟信号、数字信号的波分复用传输系统 数字信号源 1数字信号源 21310nm光发送模块13101550nm光发送模块1550波分复用器113/15波分复用器213101310nm光接收模块数字输出15501550nm光接收模块数字输出 双数字信号的波分复用传输系统 数字信号源 1数字信号源 2CMI编码1310nm光发送模块1550nm光发送模块1310CMI编码1550波分复用器113/15波分复用器213101310nm光接收模块1550nm光接收模块CMI译码数字输出1550CMI译码数字输出 双数字信号的CMI编码波分复用传输系统 图5-4 波分复用系统实验原理框图 四、实验仪器及器件 1、光纤通信实验仪 2、双通道示波器 3、波分复用器 4、光跳线若干条 五、实验步骤 注意：1波分复用器属易损器件，应轻拿轻放。 2光器件连接时，注意要用力均匀。 第一部分：双模拟信号的波分复用： 1、电路实验导线的连接： 关闭实验仪电源，用导线将1310nm光端机的模拟信号源中的正弦波输出端与1310nm光发送模块的模拟信号输入端口连接；将1550nm光端机的模拟信号源中的正弦波输出端与1550nm光发送模块的模拟信号输入端口连接； 分别将两个光发送模块中的开关拨向模拟传输端。 2、光路部分的连接： a.取下1310nm光发端口和光收端口上的红色橡胶防尘帽； b.取一只波分复用器，将其双光纤端的橡胶防尘帽取下； c.用光跳线将波分复用器的1310端口与1310nm光发送端口(1310nm TX)的法兰盘对接，即：将光纤小心地插入法兰盘，在插入的同时保证光跳线的凸起部分与法兰盘凹槽完全吻合，然后拧紧固定帽即可； d.同样用光跳线将波分复用器的1550端口与1550nm光发送端口(1550nm TX)的法兰盘对接。 e.取另一只波分复用器，用光跳线将波分复用器的1310端口与1310nm光接收端口(1310nm RX)的法兰盘对接，波分复用器的1550端口与1550nm光接收接口(1550nm RX)的法兰盘对接。 f.分别将两只波分复用器单光纤端的橡胶防尘帽取下，用光跳线将它们连接好。 3、接通实验仪电源，用双通道示波器观察并记录1310nm光接收模块的模拟信号输出端口与1310nm光发射模块的模拟信号输入端口的波形；同样用双通道示波器观察并记录1550nm光接收模块的模拟信号输出端口与1550nm 光发射模块的模拟信号输入端口的波形，分别调整两个光接收模块的可调电位器及光发送模块的可调电位器，使输出波形达到最好。 第二部分：模拟信号/数字信号的波分复用： 1、电路实验导线的连接： 关闭实验仪电源，用导线将1310nm光端机的模拟信号源中的正弦波输出端与1310nm光发送模块的模拟信号输入端口连接，将光发送模块中的开关拨向模拟传输端；用导线将1550nm光端机的固定速率数字信号源的BS输出端口与1550nm光发送模块的数字信号输入端口连接，将光发送模块中的开关拨向数字传输端。 2、光路部分的连接，与第一部分的连接相同。 3、 接通实验仪电源，用双通道示波器观察并记录1310nm光接收模块的模拟信号输出端口与1310nm光发送模块的模拟信号输入端口的波形；同样用双通道示波器观察并记录1550nm光接收模块的数字信号输出端口与1550nm光发送模块的数字信号输入端口的波形，分别调整两个光接收模块的可调电位器，使输出波形达到最好。 第三部分：双数字信号的波分复用： 1、电路实验导线的连接： 关闭实验仪电源，用导线将1310nm光端机的固定速率数字信号源的FS输出端口与1310nm光发送模块的数字信号输入端口连接，将光发送模块中的开关拨向数字传输端；用导线将1550nm光端机的固定速率数字信号源的BS输出端口与1550nm光发送模块的数字信号输入端口连接，将光发送模块中的开关拨向数字传输端。 2、光路部分的连接，与第一部分的连接相同。 3、接通实验仪电源，用双通道示波器观察并记录1310nm光接收模块的数字信号输出端口与1310nm光发送模块的数字信号输入端口的波形；同样用双通道示波器观察并记录1550nm光接收模块的数字信号输出端口与1550nm光发送模块的数字信号输入端口的波形，分别调整两个光接收模块的可调电位器，使输出波形达到最理想状态。 第四部分：双数字信号经CMI编码的波分复用： 1、电路实验导线的连接： a.关闭实验仪电源，用导线连接1310nm光发送模块的数字信号输入端口和CMI模块的编码输出端口，用导线连接1310nm光接收模块的数字信号输出端口和CMI模块的译码输入端口，将光发送模块中的开关拨向数字传输端；同样用导线连接1550nm光发送模块的数字信号输入端口和CMI模块的编码输出端口，用导线连接1550nm光接收模块的数字信号输出端口和CMI模块的译码输入端口，将光发送模块中的开关拨向数字传输端。 b.连接1310nm光端机的固定速率数字信号源的FS输出端口与CMI模块的编码输 入端口；连接1550nm光端机的固定速率数字信号源的BS输出端口与CMI模块的编码输入端口。 2、光路部分的连接，与第一部分的连接相同。 3、接通实验仪电源，用双通道示波器观察并记录1310nm光接收模块的数字信号输出端口与1310nm光发送模块的数字信号输入端口的波形；用双通道示波器观察并记录1550nm光接收模块的数字信号输出端口与1550nm光发送模块的数字信号输入端口的波形，分别调整两个光接收模块的可调电位器，使输出波形达到最好。 4、用双通道示波器观察并记录1310nm光端机CMI模块的译码输出端和1310nm光端机CMI模块的编码输入端口的波形；同样用双通道示波器观察并记录1550nm光端机CMI模块的译码输出端和1550nm光端机CMI模块的编码输入端口的波形。 5、做完实验后关掉电源开关，拆除导线。 6、拆除波分复用器并将各实验仪器摆放整齐。 六、实验报告要求 1、画出传输不同信号的波分复用系统组成方框图，并分析各部分组件在系统中的作用。 2、用示波器观察并画出，以上各实验内容中经波分复用器传输的各种信号的输入、输出波形，并说明传输结果。 3、说明光时分复用与光波分复用有何异同点?