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光纤通信实验指导书北京理工大学珠海学院信息科学技术学院一 基础实验实验一 光发送模块的分类识别一、目的与内容1、 了解光发送模块的分类2、 正确使用光发送模块3、 熟习HFBR1414的光发模块的光学性能参数二、工作原理光发送模块是在光发送组件基础上出现的具有实用化的多功能组件。模块和组件在英文(module)的词意上没有多大的区别，然而，业内人士为了对单管、组件和模块能够清晰划分，故把单管、组件和模块注以量和质的概念。单管器件好理解，而组件和模块难以区分，按照权威机构Bell core的划分，把组件和模块的含义加以区分，区分的依据是在一个相对紧密的结构中包含了多少元器件或电路块，即相对紧密结构的集成单元数量，小的集成单元数称之为组件，大的集成单元数称之为模块。分为LED模块和LD模块Agilent（安捷伦）公司提供的LED模块，实物图片如图1所示。其性价比较好，在中国拥有众多的用户。广泛应用 于数据通信、工业控制等领域。图1 HFBR1414的实物图· 以太网和令牌环要要求 · 低价格的LED · ST, SMA, SC or FC封装 · 波长820/1300 nm · 速率达 160 MBit/s · 链路长度 2.7 km · 光纤： 50/125 mm, 62.5/125 mm, 100/140 mm, and 200 mm HCS Fiber · ST连接损耗典型值 0.2 dB · 独特的光口设计耦合效率高· 无特殊安装要求 · 工作温度： -40ºC to +85ºC · AlGaAs 材料 · 高可靠性 应用特点：三、实验内容4、 光发送模块接口的操作5、 正确连接光发送模块与光纤跳线6、 测试HFBR1414的光发模块的光学性能参数四、实验步骤 1、光发模块与光纤跳线的正确操作光发模块上有卡口，与ST头光纤跳线连接时要注意方向。2、熟习模块管脚分布HFBR1414T和HFBR2416T是一对高性能的数据光纤通信传输模块，采用多模光纤传输。其应用电路及管脚分布如下。图2 典型应用图模块的管脚分布如图3所示。管脚功能HFBR-1414T备注：双列直插器件，防止静电干扰，其中4、5、7、8固定作用1N.C2A3D4N.C5N.C6A7N.C8N.C图3 模块的管脚分布3、性能参数测试（注：测试所需的主要仪表是光功率计）发射光功率测试、光功率计的正确使用见说明书。光功率的正常值如上表所示。1、 打开位于实验箱右侧的220V电源开关 2、 将光发送与接收模块上电源开关向左拔动，给模块加电 3、 取下模块上光发XS101的保护塑料套，用光纤跳线将XS101与光功率计连接，按下、抬起KS101按键开关，分别测量模块HFBR141T的发光功率P。五、实验报告要求1.分析模块的工作原理，叙述其工作过程。2.根据测试的实验数据，写出光功率的测试结果。3.写出本次实验的心得体会，以及对本次实验的改进意见。实验二 光接收模块的分类识别一、实验目的与内容1、了解光发送模块的分类2、正确使用光接收模块3、熟习HFBR2416的光发模块的光学性能参数二、工作原理光接收机组件的功能是将经光纤传送的光信号经组件内的光电二极管还原成电信号。因此光接收机组件的核心是光电二极管和放大光电二极管输出的前置放大器。一个最简单的光接收组件就是将光电二极管和前置放大器组装在一个密封容器所形成的组件。为了输入和输出有良好的阻抗匹配，组件内还需配置阻抗匹配网络。为了光电二极管工作，还需配置直流偏置电路。为避免光返回光纤，在组件内还采取防反射措施。与半导体激光器组件不同的是光电二极管一般都不需要致冷器。图1是光接收组件的框图。图1 光接收组件框图组件中的光电二极管可以是PIN也可以是APD，究竟采用PIN还是APD，要视应用场合而定。一般来说，PIN光电二极管具有较好的光电转换线性度、不需要高的工作电压、响应速度快等优点。APD最大的优点是它具有载流子倍增效应，其探测灵敏度特别高，但需要较高的偏置电压和温度补偿电路。从简化光接收机电路考虑，一般情况下多喜欢采用PIN光电二极管作光探测器。前置放大器的主要作用是保持探测的电信号不失真的放大和保证噪声最小，一般采用场效应晶体管（FET）。Agilent（安捷伦）公司提供的LED模块，实物图片如图2所示。其性价比较好，在中国拥有众多的用户。广泛应用 于数据通信、工业控制等领域。图2 HFBR2416的实物图· 以太网和令牌环要要求 · 低价格的LED · ST, SMA, SC or FC封装 · 波长820/1300 nm · 速率达 160 MBit/s · 链路长度 2.7 km · 光纤： 50/125 mm, 62.5/125 mm, 100/140 mm, and 200 mm HCS Fiber · ST连接损耗典型值 0.2 dB · 独特的光口设计耦合效率高· 无特殊安装要求 · 工作温度： -40ºC to +85ºC · AlGaAs 材料 · 高可靠性 应用特点：三、实验内容1、光接收模块接口的操作2、正确连接光接收模块与光纤跳线3、测试HFBR2416的光收模块的性能参数四、实验步骤 1、光接收模块与光纤跳线的正确操作光收模块上有卡口，与ST头光纤跳线连接时要注意方向。2、熟习模块管脚分布HFBR1414T和HFBR2416T是一对高性能的数据光纤通信传输模块，采用多模光纤传输。其应用电路及管脚分布如下。HFBR2416T管脚分布图（底视图）1、 NC（空）2、 VCC（正电源）3、 COMMON（接地或负电源）4、 NC（空）5、 NC（空）6、 Data（信号输出）7、 COMMON（接地或负电源）8、 NC（空）3、模块偏置电压与输出信号测试1、打开位于实验箱右侧的220V电源开关 2、将光发送与接收模块上电源开关向左拔动，给模块加电 3、取下模块上光发XS101的保护塑料套，用光纤跳线将XS101（HFBR1414T模块）与XS102（HFBR2416模块）相连，用万用表测试2416的工作电压VCC（对应于2416的6脚），其位于RP103的右侧白线上的一测试孔，其信号输出VOUT，位于测试孔TP103。VCC：工作电压；VEE为GND；VOUT：为输出信号。五、实验报告要求1.分析模块的工作原理，叙述其工作过程。2.根据测试的实验数据，写出偏置电压及输出电压的测试结果。3.写出本次实验的心得体会，以及对本次实验的改进意见。实验三 光收发一体模块的分类识别一、实验目的与内容1、了解光发送模块的分类2、正确使用光接收模块3、熟习光发一体模块的光学性能参数二、工作原理TX系列收发一体的光模块，主要应用于各种数据传输,其外形及性能参数如下。分为二种封装结构即窄条和宽体。图1 光收发一体模块的实物图 应用特点：适用于 SDH及 PDH光纤通信系统622Mb/s及其以下传输速率具有APC功能采用无致冷多量子阱激光器，功耗小，可靠性高标准 DIP20金属管壳封装单模尾纤耦合及陶瓷FC/PC连接器可与AT&T同类产品兼容TX3S31-为 PECL/ECL兼容，+5V或5V电源 TX3S30-为 PECL电平，+5V电源三、实验内容1、光收发模块接口的操作2、正确连接光收发模块与光纤跳线3、测试模块的光发模块的光学性能参数1、打开位于实验箱右侧的220V电源开关 2、将数字光发送与光接收模块上电源开关向左拔动，给模块加电 3、取下模块上光发XS201的保护塑料套，用光纤跳线将XS201的TX与光功率计连接，测量收发一体模块的发光功率P。四、实验步骤1、光接收模块与光纤跳线的正确操作光收发一体模块上有卡口，与SC头光纤跳线连接时要注意突出与缺口方向。1、 接收信号地2、 接收数据输出（同相）3、 接收数据输出（反相）4、 收到信号有无检测输出5、 接收侧正电源6、 发送侧正电源7、 发送数据（反相）8、 发送数据（同相）9、 发送信号地2、熟习模块管脚分布3、光收发模块的性能参数测试：光功率测试光收发模块的输出光功率一般大于光发送模块。所用的光纤跳线接头为SC头。五、实验报告要求1.分析模块的工作原理，叙述其工作过程。2.根据测试的实验数据，写出光功率的测试结果。3.写出本次实验的心得体会，以及对本次实验的改进意见。实验四 光纤跳线、光纤类型、光缆的识别一、实验目的与内容1、了解光纤跳线的的分类2、正确使用光纤跳线与光缆3、熟习ST-ST、FC-FC、SC-SC等常用光纤跳线的光学性能参数二、工作原理由光纤的结构可知，光纤由高折射率的纤芯和低折射率的包层组成，这样的光纤常称为裸光纤。为了防止受外界的温度、外力等对光纤的光学特性的影响实际的光纤常常被涂覆，同时为了好区分还着色。这样的光纤被称为涂覆光纤，一般盘绕在一个圆的绕线盘如下图1所示，这就是我们通常能看到的光纤。图1 成品光纤经过一次涂覆或二次套塑的光纤，虽然已是单独的成品，其抗拉强度还是经不起实用场合的弯曲、扭曲和侧压力的影响。为此欲使成品光纤达到工程应用的要求，光纤单根或多根光纤必须经过像电缆那样的成缆工艺，制成光缆适应不同工程应用的要求。光纤跳线一般是单元芯成品光纤经松套塑成缆，通常也称单芯光缆。主要应用于用实验室内、机房内，其长度通常为1米、3米、5米不等。分为单模和多模光纤跳线。其光学参数如下表1和表2所示。表1 单模光纤跳线 光学特性 典型衰减，1310nm 0.34 dB/km 典型衰减，1550nm 0.20 dB/km 零色散波长 1300-1324nm 零色散斜率 0.092ps/（nm2·km） 模场直径（MFD） 1310nm 9.2±0.4m 偏振模色散（PMD） 单根光纤最大值 0.2ps/km 链路最大值 0.12ps/km 截止波长cc 1260nm 有效群折射率（Neff） 1310nm 1.4675 有效群折射率（Neff） 1550nm 1.4680 宏弯损耗（60mm直径，100圈）1550nm 0.1dB   表2 多模光纤跳线光学特性 光纤等级 A B C衰减（dB/km） 850nm波长 2.40 2.50 2.80 1300nm波长 0.55 0.70 0.90 带宽(MHz.km) 850nm波长 500 400 200 1300nm波长 1000 800 400 数值孔径 0.20±0.02 三、实验内容1、光发送模块接口的操作2、正确连接光发送模块与光纤跳线3、测试HFBR1414的光发模块的光学性能参数四、实验步骤1、光纤跳线的识别 区别单模或多模光纤跳线：黄色、或有SMF字样、5-10µm/125µ 字样一般为单模，橘红色、或有MMF、50µm/62.5µm为多模跳线。2、正确操作(a)弯曲的弧度不得小于90度，否则会因弯曲损耗加大影响正常测试值。 (b) 将光纤跳线的两头的连接头最好用洒精擦洗使用。 (c)连接头与被测器件连接时注意方向、动作要轻。1、打开位于实验箱右侧的220V电源开关 2、将数字光发送与光接收模块上电源开关向左拔动，给模块加电 3、取下模块上光发XS201的保护塑料套，用光纤跳线将XS201的TX与光功率计连接，测量收发一体模块的发光功率P。将光纤盘成圆形状，不断缩小圈的半径，观察光功率的变化，体会光纤跳线弯曲损耗的概念。注：切记弯曲半径不易小于10。五、实验报告要求1.列出光纤跳线的种类及各自应用的场合。2.说出光纤跳线接头的种类及特征。3.写出本次实验的心得体会，以及对本次实验的改进意见。实验五 光纤连接器FC/ST/SC的使用一、实验目的与内容1、了解光纤活动连接的分类2、正确使用常见的FC/ST/SC连接发器3、熟习FC/ST/SC的光学性能参数二、工作原理在光纤通信、数据通信、多媒体通信等以光纤光缆为传输媒介的系统中，光纤与光纤或光缆与光缆之间，光纤与发射端机、光纤与接收端机之间，总需要连接。这种连接技术现已发展成为一种专门的技术：光纤接续技术。目前实际应用的光纤传输网络中应用光纤接续技术分为两大类：一是永久性连接，二是可拆卸活动连接。对于永久性连接又可分为机械接续和熔接接续两种，这两种方法都可进行单纤或多纤光纤接续。目前长途干线网中的光纤光缆之间的连接就采用这两种方法。在光纤传输线路中，发射端机、接收端机同光纤线路的连接为了使用方便，采用的接续方式为可拆卸连接，即要用到各种活动连接方式。光纤连接器的规格种类很多，根据国际电工委员会IEC874系列标准已公布的类型就有：F-SMA型、CF03型、CF04型、BAM型、LSA型、FC型、D型、OF型、ST型、SC型、OCCA-PC型、OCCA-BU型、CF08型、DS型、MT型。随着数据及多媒体光纤通信技术发展，又有FSD型、FSD-MC型、RSD型、Mini-BNC型、DNP型以及LP型等。在数字通信领域用途最广泛的应是FC、SC、ST和D型系列光纤光缆连接器，若不考虑特殊的设计，它们都有下面的几个基本部件：插针体、闭锁装置、后壳、压接套管和保护套，如图1所示。图1 光纤活动连接器的典型结构三、实验内容1、掌握光纤连接器的清洗2、光纤连接器的正确操作3、了解光纤连接器的光学性能参数四、实验步骤1、光纤连接器的识别2、正确操作(a) 将光纤跳线的两头的连接头最好用洒精擦洗使用。 (b) )连接头与被测器件连接时注意方向、动作要轻 3、连接器的光学参数测试（注：测试所需的主要仪表是光功率计）(a)插入损耗测试注意到插针体是由陶瓷做成，因而既硬又易碎，所以大家应小心使用。插入损耗是由制造商以如下两个数值给出：平均值和最大值。1、打开位于实验箱右侧的220V电源开关 2、将数字光发送与光接收模块上电源开关向左拔动，给模块加电 3、取下模块上光发XS201的保护塑料套，用光纤跳线将XS201的TX与光功率计连接，测量收发一体模块的发光功率P。松开光纤连接器与光发送模块的连接。慢慢移动光纤连接器，观察光功率的变化，体会插入损耗的概念。(b)回波损耗测试回射发生在纤芯空气的交界面，安装人员提出了有效的解决方法：将两个连接器通过物理接触（PC）来减小它们之间的空气缝隙。五、实验报告要求1.列出光纤连接器的种类及各自应用的场合。2.说出光纤连接器的种类及特征3.写出本次实验的心得体会，以及对本次实验的改进意见。实验六 2×2光纤星型耦合器实验一、实验目的与内容1、了解光纤星型号耦合的分类2、正确使用的常见的2×2光纤星型耦合器3、熟习光纤星型耦合器的光学性能参数测试二、工作原理为了实现光功率的分路和合路，常采用的器件称为光纤耦合器。它是一种在两根光纤或多根光纤之间实现信号光功率传输的一种没有波长选择性的无源器件。光纤耦合器制作方法有：全光纤制造技术、微镜片制造技术和波导制造技术等。目前主要应用的无源器件是全光纤拉锥方法制作的，也有少量的是平面波导制作的，前者适用于分支比<16，后者适用于分支比>16的应用场合。常用的分类方法是按其分合路形状来划分。X型及Y型耦合器是两种最基本的光纤耦合器，如图1（c）、（a）所示。图1(a)中所示有两个入口、一个出口的光方向耦合器，称为Y型耦合器，如果把入光与出光端反过来用，则构成分支器，图1 (c)所示的有两个入口、两个出口的称X型耦合器。其它类型的耦合器，如在光纤局域网络和光纤CATV中用到的星型耦合器和树型耦合器都是在这两种类型上再次合成制作的，它们都可由多个X型或Y型耦合器拼接在一起，连续拉锥而成的，如图1(b)的树型耦合就是由三个Y型 耦合器拼接而成。图1 光纤耦合器耦合器的主要性能参数是插入损耗和耦合比。下面以图1中 2×2型光纤耦合器为例介绍这两个概念，其他情况可以类推。耦合器的插入损耗（IL）是在一个特定波长输出与输入光功率之比： （1）插入损耗是由于耦合器插入在输入端口和输出端口之间产生的损耗。一个耦合器的插入损耗是相当高的。比较典型的耦合器插入损耗值为：3.4dB。耦合比是耦合器的每一个输出口占总输出光功率的比例。形式上定义为： （2）它可以用绝对值或百分比给出。在后一种情况下 （3）为了简化问题，以上假设光仅从P1端口输入，从P3和P4端口输出。而式中仅以P3端口为例对插入损耗和耦合比作了定义。三、实验内容1、掌握星型耦合器接头的清洗2、光纤星型耦合器器的正确操作3、了解光纤星型耦合器的光学性能参数测试四、实验步骤1、光纤耦合器的识别（a）4×4星型耦合器 （b）2×2星型耦合器图1 常用星型号耦合器按光纤型号分类，光纤耦合器可分为三类：单模光纤、多模光纤或特种光纤的光耦合器。按器件的工作波长范围分类，光纤耦合器又可分为：标准型、单窗口带宽和双窗口带宽（指1310nm和1550nm可同时工作）三种。还可以根据不同的制造方法、不同的传输波长、不同的材料、不同的分路合路比等方式来划分。其封装分为窄体和宽体二种，形状如图中所示。2、正确操作(a) 将光纤尾纤的活动连接头最好用洒精擦洗后使用。 (b) )连接头与被测器件连接时注意方向、动作要轻 3、星型耦合器的光学参数测试（注：测试所需的主要仪表是光功率计）(a)插入损耗测试注意到插针体是由陶瓷做成，因而既硬又易碎，所以大家应小心使用。插入损耗是由制造商以如下两个数值给出：平均值和最大值。对于1×2的耦合器，其一个输入端为P1，输出端有二个P2、P3，分别测出输入/出光功率P1、P2和P3，可以算出1-2端口的插入损耗为P2-P1(dBm）, 可以算出1-3端口的插入损耗为P3-P1(dBm）,具体测试步骤见无源器件的测试实验。(b)耦合比测试测试方法同上，只是端口对同一输入端口，分别测两个输出端口。对于1×2的耦合器，其一个输入端为P1，输出端有二个P2、P3，分别测出输出光功率P2和P3，可以算出2-3端口的耦合比P2/P3（%）,具体测试步骤见无源器件的测试实验。(c)隔离度测试测试方法，一个端口输入，测试另一个输入端口，然后计算。对于2×1的耦合器，其一个输入端为P1输入光功率，测出输入端口P2的光功率，可以算出1-2端口的隔离度P2-P1（dBm）,同样可测出2-1端口的隔离度P1- P2（dBm），具体测试步骤见无源器件的测试实验。五、实验报告要求1.列出光纤星型耦合器的种类及各自应用的场合。2.说出光纤星型耦合器的种类及特征。3.写出本次实验的心得体会，以及对本次实验的改进意见。实验七 双波长WDM合波分波器实验一、实验目的与内容1、了解光纤合波与分波器的分类2、正确使用的常见的双波长WDM合波分波器3、熟习双波长WDM合波分波器的光学性能参数测试二、工作原理实现不同波长的光信号合路和分路的器件称为光波分复用器和解复用器，通常波分复用器也可以用作解复用器，因而简称为波分复用器。它是对不同光波长可以进行分离或合成的一种光无源器件。它是波分复用系统的关键器件 。对于单根光纤而言，光波分复用器，具有将n(n2)个波长信号进行选择的功能。从理论上讲，光波分复用技术，具有n(n2)倍的扩容能力。由于n个波长信号是通过单根光纤传输，那么，合波器分波器具有n+1个端口。对于复用器其中一个端口作为波分复用器的输出；n个端口作为波分复用器的输入端。在给定的工作波长的光信号从对应输入端口(n个端口之一)，被传输到单端口输出，同时应具有最低的插入损耗，而其他输入端口对该输入光则有理想的隔离。当器件用作解复用器时，注入到一个输入端的各种光波信号，分别按波长传输到对应的出射端口(n个端口之一)。对于不同的工作波长，其输出端口是不同的。在给定的工作波长的光信号从输入端口传输到对应的输出端口时，此时，器件具有最低的插入损耗，而其他输出端口对该输入光信号具有理想的隔离。三、实验内容与步骤1、WDM合波分波器的识别（a）双波长WDM合波分波器 （b）多通道的WDM合波分波器图1 常用WDM合波分波器波分复用器是WDM系统中最关键的无源光器件，它是有选择性的波长耦合与分路器件。一般按照它能合路的波长数目来分类，分有双波长WDM复用器如：850/1300nm和1310/1550nm是常用的两波长（窗口）复用器，多波长的如4个波长、16个波长等的波分复用器。多波长复用器一般是单窗口的，常用的是1550nm窗口的多波长复用器。1310/1550nm高隔离度型波分复用器（3端口WDM）用来进行两窗口波长复用和解复用，可使单根光纤传输容最倍增，利用单根光纤进行双向通信，实现数字信号（电话、数据）和模拟信号（光纤CATV）的混合与分离，并不需要额外光纤。产品广泛应用于光纤网络升级、扩容或引入综合新业务（如电话、数据、图象）等。2、正确操作(a) 将光纤尾纤的活动连接头最好用洒精擦洗后使用。 (b) )连接头与被测器件连接时注意方向、动作要轻 3、双波长合波分波器的光学参数测试（注：测试所需的主要仪表是光功率计）(a)插入损耗测试注意到插针体是由陶瓷做成，因而既硬又易碎，所以大家应小心使用。插入损耗是由制造商以如下两个数值给出：平均值和最大值。对于双波长合波器，其一个波长从输入端P1，另一个波长由输入端口P2输入，一个输出端3，分别测出输出端口3在二个波长下的光功率P3（）、P3（），可以算出1-3端口的对应波长的插入损耗为P3-P1(dBm）, 可以算出2-3端口对应波长2的插入损耗为P3-P1(dBm）,具体测试步骤见无源器件的测试实验。 (b) 隔离度测试测试方法同上，只是端口对同一输入端口，分别测两个输出端口。四、实验报告要求1.列出光纤合波分波器的种类及各自应用的场合。2.说出光纤合波分波器的种类及特征。3.写出本次实验的心得体会，以及对本次实验的改进意见。实验八 半导体光源P-I特性曲线测试一、实验目的与内容1、 了解半导体光源的特性。2、 掌握光源P（平均发送光功率）-I（注入电流）特性曲线的测试方法。3、 掌握光功率计的使用方法。二、实验电路原理与步骤实验框图如下图所示。具体实验步骤如下：1、用短接线连接信源模块的TP702与光收发模块的TP101；将模块的地址开关K701-3、 K701-4向上拔，输出方波信号。2、打开实验箱及模块、的电源；将按键KS101抬起（LED101灯灭）。用短帽将模块上SW101的1、2脚短接。（以下所有实验均是SW101上午1、2脚短接）3、取下模块上光发XS101的保护塑料套，用光纤跳线将XS101与光纤通信综合测试仪的光功率计（或手持式光功率计）连接，此时从光功率计读出的功率就是光端机的平均发送光功率P。4、在模块的RP101上边的左、中两测试点上用万用表测量RP101的电阻及电压，测得的电压值除以电阻值R=R101+RP101, 其中R101是51的固定电阻,求得光发的注入电流I。（注：测电阻时必须关掉号板及实验箱电源）。5、改变RP101的阻值大小，测量并记录不同阻值条件下的P、I值，画出实验的P-I曲线。这里需说明的是这里测得的是P-I曲线的一段（功率调节范围约4个dB），为了防止烧坏光发送组件，电流I的调节范围有限，但不妨碍整个P-I曲线的测量，因为测试方法是一样的，只是多测几组值而已。注：光功率计预设值为-20dBM。在调节电位器的过程中，最好让光功率值在-18dB至-22dB变化，以免损坏器件。图1 数字光发送机P-I曲线测试框图三、实验报告要求1.写出实验原理、操作步骤。2.说出调试中注意事项。3.写出本次实验的心得体会，以及对本次实验的改进意见。实验九 模拟光发送调制度m测试一、实验目的1、模拟光端机的工作原理2、掌握模拟光发送机的功率测量方法3、掌握光源的调制度m的测量方法。二、实验内容实验框图如图1所示。图1模拟光发送调制度测试三、实验步骤1、用短接线连接信源模块的TP705与光收发模块的TP102；将模块板的K701-1上拔、 K701-2下拔，使输出正弦波；用短接帽将模块上SW101的1、2脚短接；2、打开实验箱及模块的电源，调整电阻RP701使TP705的输出信号的峰-峰值在0.5v左右。3、打开模块的电源，将模块的KS101按下(LED101灯亮)。4、调整模块上的RP701,用示波器观察TP103测试点的波形，使送到光发模块的信号幅度最大同时又不失真。5、用示波器观察RP102中间测试点的波形，记录下示波器的信号电平（u：峰-峰值差）和直流电平(U),即可通过负载电阻换算成光调制度(i/I) 。注；为了防止电流过大损坏光源，电阻RP102为固定电阻，可以通过调节RP701，观察到效果。四、实验报告要求1.写出实验原理、操作步骤。2.说出调试中注意事项。3.写出本次实验的心得体会，以及对本次实验的改进意见。实验十 平均发送光功率的测试一、实验目的1、 了解光端机的工作原理2、 掌握数字光发送机的功率测量方法3、 理解平均光功率的含义二、 实验内容图1数字光发送电路光端机的平均发送光功率是指在正常工作条件下光端机输出的平均光功率，即光源尾纤输出的平均光功率。平均发送光功率指标与实际的光纤线路有关，在长距离光纤数字通信系统中，要求有较大的平均发送功率；在短距离的光纤数字通信系统中，要求较小的平均发送光功率。设计人员应根据整个光纤通信系统的经济性、稳定性和可维护性全面考虑该指标，提出合适的数值要求，而不是越大越好。平均发送光功率测试框图如图1.13所示。(1) 各种指标的测试都要送入测试信号，自光端机A点送入测试信号。根据ITU-T建议，信号源应能产生不同长度的码型PN信号，为了示波器能够观察到至少一个周期的PN信号，设计时取PN的长度为24-1。(2) 用光纤测试线（即光纤跳线）分别插入发送端连接器与光功率计连接器，连接光端机的光输出与光功率计，此时从光功率计读出的功率P就是光端机进入光纤线路的平均发送光功率。光端机的平均发送光功率应考虑发端连接器S的损耗，即P是考虑了发端连接器S的损耗。(3) 有的功率计可直接读dBm，若只能读mW（毫瓦）或W（微瓦）应换算成dBm， (1)需要说明两点：1) 平均光功率与输入信号的码型有关，NRZ码与50%占空比的RZ码相比，其平均光功率要大3dB。2) 光源的平均输出光功率与注入它的电流大小有关，测试应在正常工作的注入电流条件下进行。三、实验步骤1、用短接线连接信源模块的TP702与光收发模块的TP101；将模块的K701-3上拔、 K701-4下拔，使输出2M伪随机序列。2、打开实验箱及模块、的电源；将按键KS101抬起（LED101灯灭）。3、取下模块上光发XS101的保护塑料套，用光纤跳线将XS101与光功率计连接，此时从光功率计读出的功率就是光端机的平均发送光功率P。4、将模块的K701-3下拔、 K701-4上拔，测量输入CMI码时的平均光发功率；将模块的K701-3、 K701-4上拔，测量输入方波时的平均光发功率。5、比较输入不同信号时的平均光发功率有没有区别，思考一下为什么？四、实验报告要求1.写出实验原理、操作步骤。2.说出调试中注意事项。3.写出本次实验的心得体会，以及对本次实验的改进意见。实验十一 光接收机灵敏度测试一、实验目的1、理解光接收机灵敏度的概念2、掌握光接收机灵敏度的测试方法二、实验内容 灵敏度PR是数字光接收机重要的性能指标，表示在一定的误码条件下接收机所能接收的最小光功率大小，计算时用dBm表示。例如：测得最小光功率为Pmin=9.3nW，则。在灵敏度测试时，一定要注意测试时间的长短。误码率是一个统计平均的参数，为了确定测试时间，我们将之写成为： （1）式中m是误码个数，fb是系统码速，t是测试时间。由上式可知，在码速确定的情况下，只要在某一定的测试时间内所记录的误码个数少于某一数值，就可以表示出要求的误码率。其最小测试时间应是能检测到误码个数为1（无误码的情况除外）的时间，即(1)式中m=1时所得到的测试时间，它可以表示为： (2)由上式可见，最小测试时间与码速和误码率有关。各类系统误码率不同时，光接收机灵敏度测试的最小时间t如表1所示。表1 灵敏度测量的最小时间码速t误码率2M8M34M140M10-98分钟2分钟29.1秒10-105分钟1.2分钟10-1150分钟12分钟应该指出，t是要求某一误码率时，光接收机灵敏度测试的最小时间。但实际上，测试的时间应大于此时间，才能使测试的结果更为准确。光接收机灵敏度测试框图如图1所示：图7.1 数字光接收指标测试框图数 字光 发数 字光 收光可变衰减器光功率计SR误码分析仪TP501图1TP101三、实验步骤1、用短接线连接模块的TP702与模块的TP101、模块的TP103与模块的TP803；将模块的K701-3上拔、 K701-4下拔，使输出2M伪随机序列。2、打开实验箱及模块、的电源；将模块的按键KS101抬起（LED101、灯灭）。3、此时系统进入误码检测状态，此时可能会发现屏幕上误码不断，调整模块的RP103，使模块的TP103输出信号幅度适中、波形平滑，此时误码检测指示灯灭，显示目前状态无误码。4、如图3.9，接入光可变衰减器，逐步增加光衰减，输入光接收机的光功率逐步减小，使系统处于误码状态，再逐步减小光衰减器的衰减，使误码逐渐减少，当在一定的观察时间内，使误码个数少于某一要求时，即达到系统所要求的误码率。5、在稳定工作一段时间后，从R点断开光端机的连接器，用光纤测试线连接R点与光功率计，此时测得光功率为Pmin，即为光接收机的最小可接收光功率。注：(1) 如果实验室没有配备光衰减器，我们可以通过实验平台中的电路衰减来模拟光路衰减。调节光收模块甲的可调电阻RP103，降低MAX435的放大倍数来模拟线路上的衰减。当衰减足够大时，将超出AD603的自动增益控制范围，致使其输出信号幅度锐减，误码计数渐增。(2) 实验箱的误码测试功能是显示误码的个数，读者可以通过液晶屏幕显示的误码个数来自定义误码率，比如说1分钟出现了10个误码。调节上述可调电阻，减少电路中衰减，直到误码符合我们刚自定义过的标准，可以测试MAX435的输出波动很小，模拟了输入光功率也很小。(3) 如果实验步骤3无法达到无误码的状态，则可能是锁相环处于失锁状态，此时需按如下步骤调整锁相环：拧下模块四个角上的螺母，移开模块，用插线连接模块的TP702与模块的TP803，用导线给模块的左上角接+5V电源、左下角接地，打开电源箱及模块、的电源，调整C813、C820、RP802使U803的9脚输出信号频率锁定在2.048MH即可。四、实验报告要求1.写出实验原理、操作步骤。2.说出调试中注意事项。3.写出本次实验的心得体会，以及对本次实验的改进意见。三、系统实验实验十二 模拟信号与模拟话音光纤传输系统一、实验目的1、模拟正弦波、三角波光纤传输2、了解模拟电话的光纤传输系统3、语音信号的特性及光纤传输二、实验内容传统的电话通信系统采用的是模拟传输的方式，称之为载波通信。随着数字通信技术的发展，模拟语音信号的数字传输技术已经成熟并大量实用化。在实验平台上，通过正确连线，模拟语音信号既可以直接通过光纤传输，又可以先进行数字化PCM后再上光路传输。模拟语音光纤传输系统如图1所示。大家都知道电话机是将我们所说的话语变为模拟电信号的一种装置，那么是否通过电话机后，我们所发出来的模拟语音信号就能够直接上光路传输了吗？图1模拟电话光纤传输用户接口电路模拟光发送模拟光发送模拟光接收模拟光接收用户接口电路光纤TP401-TP102TP402-TP103TP405-TP102_1TP406-TP103_1 由图1可知：在电话机与光发送机之间还有一个被称之为用户线接口电路（SLIC）的装置。实验平台中的SLIC采用一体的集成芯片PBL38710来实现，主要完成向终端话机馈电（B）、过压保护(O