通信工程专业综合实验2(终)

通信工程专业综合实验——光波分复用传输系统姓名刘铜学号12211059班级通信1203成员程蕾老师王根英时间星期五下午第一节课目录实验一无源光耦合器特性测试....................................................1一、实验目的............................................................................1二、实验环境及相关设备.........................................................1三、实验基本原理....................................................................1四、实验内容及步骤................................................................2五、思考题................................................................................4实验二光波分复用器特性测试..................................................4一、实验目的............................................................................4二、实验环境及相关设备.........................................................4三、实验基本原理....................................................................4四、实验内容及步骤................................................................7五、实验报告要求....................................................................8六、思考题................................................................................81实验一无源光耦合器特性测试一、实验目的1、了解光耦合器的工作原理及其结构。2、掌握光耦合器的正确使用方法。3、掌握光耦合器的主要特性参数的测试方法。二、实验环境及相关设备JH5002A+型光纤通信实验系统—1台光功率计—1台FC/PC光纤活动连接器—2个FC/PCY型光分路器/合路器（分光比10:90）—1个三、实验基本原理分路器/合路器的性能指标当光分路器/合路器工作于一个波长时，假设光源接于端口1，则光功率耦合到端口3和2，几乎没有光功率折返过来耦合到端口4；而当光源街于端口4时，也几乎没有光功率折返过来耦合到端口1。另外，根据器件的光路可互易性，端口1、4可以与端口2、3对调。这样耦合器的技术指标如下。（1）工作波长λ，通常取1310nm或1550nm。（2）附加损耗Lf：Lf=10lg[(p2+p3)/p1]式中，P1——注入端口1的光功率：P2、P3——分别为端午2、3输出的光功率。良好的2*2单模光纤耦合器的附加损耗可小于0.2dB。（3）分光比（或分束比）RiRi=Pi/（P2+P3）i=2,3分光比值的大小可以根据应用要求而定。（4）分路损耗Li：Li=-10lgPi/P1=-10lgRi+Lfi=2,3分光比值的大小可以根据应用要求而定。（5）反向隔离度Lr：Lr=-10lgP4/P1通常要求Lr55dB。（测量反向隔离度时，须将端口2、3浸润于光纤的匹配液中，以防止光的反射。）除上述指标外，还有偏振灵敏度△R、光谱响应范围△λ、机械性能和温度性能等项指标。2四、实验内容及步骤该实验可在实验箱左边上方的1310nm光端机发送模块或右边上方的1550nm光端机发送模块上各自独立进行。主要是对光分路/合路器性能指标进行测试，做实验前做好准备工作，按图1连接好测试设备，连接尾纤、连接器和光无源器件时要注意定位槽方向。图1光分路器性能测试连接示意图1、电路部分操作（1）关闭系统电源，将激光器工作模式选择开关（跳线SS01）置于“模拟”位置，使光发信模块中LD连接于传输模拟信号状态。（2）将光发信模块中模拟发送部分的WS04“幅度”旋钮反时针旋至最左端，使无模拟驱动信号输出，WS05“偏流”旋钮顺时针旋至最右端，使直流偏置电流达到最大值。2、光路部分操作（1）在光发送模块的LD尾纤法兰盘处，小心插入一根光跳线一端的活动连接器。（2）光跳线另一端的活动连接器连接到光功率计。（3）打开光功率计电源开关，并选择光功率计的工作波长与所测试的LD波长一致。3、打开实验箱交流电源开关4、输入端至各支路输出端分路损耗的测量用光功率计测量1310nm光源经尾纤输出在“a”点的光功率Pa，然后将信号接入光分路的输入端口；用光功率计测量支路一（“b”点）光功率Pb及支路二（“c”点）光功率Pc，记录测量结果并将测试数据分别填入下表，计算光分路器各支路分路损耗值。1310nm10%光分路器分路衰耗（b支路为10%，c支路为90%）输入功率/dBm输出功率/dBm插入损耗/dBPa：-1.62Pb：-2.000.38Pc：-11.269.641550nm50%光分路器分路衰耗输入功率/dBm输出功率/dBm插入损耗/dBPa：-2.33Pb：-7.805.47Pc：-6.704.3735、分光比测量在上述测量条件下，用光功率计再次测量光功率Pb及Pc。记录测量结果，填入下表，计算光分路器分光比。1310nm10%光分路器分光比（b支路为10%，c支路为90%）输出功率/dBm总输出功率/dBm计算分光比/%Pb：-2.20(0.60256mw)P总功率：-1.72(0.672977mW)89.54%Pc：-11.45(0.071614mW)10.64%1550nm50%光分路器分光比输出功率/dBm总输出功率/dBm计算分光比/%Pb：-5.11(0.308319mW)P总功率：-1.97(0.635331mW)48.53%Pc：-5.01(0.496592mW)49.66%6、波长特性测量分析1310nm（或1550nm）波长分路器使用1550nm（1310nm）波长时对分路损耗和分光比的影响，根据测试数据填写下表，计算分路损耗和分光比，分析波长的变化对分路及分光比的影响。1310nm50%光分路器波长特性测量输入功率/dBm输出功率/dBm分路损耗/dBPa：-2.25Pb：-4.001.75Pc：-7.325.061550nm10%和90%光分路器波长特性测量输出功率/dBm总输出功率/dBm计算分光比/%Pb：-3.74(0.422669mW)P总功率：-2.89(0.514044mW)82.22%Pc：-9.79(0.104954mW)20.42%7、合波定向特性测量按图2连接好测试设备。连接尾纤、连接器和光无源器件时注意定位销的方向。图2合波定向特性测量4用光功率计测量1310nm光源经尾纤输出在支路一（“a”点）的光功率Pa，然后用光功率计测量光合路输出（“b”点）的光功率Pb，用光功率计在支路二（“c”点）测量返回的光功率Pc，根据上述测量数据，将测量结果填入下表，计算光合路器回波损耗。合波定向特性测试支路一输入功率/dBm输出功率/dBm计算损耗/dBPa：-1.73定向输出Pb：-11.699.96返回输出Pc：-27.5825.85五、思考题1、合波定向特性测试说明了什么问题？光的传播具有定向性，当从一端口传输到另一端口的光损耗较小；反之传输损耗则很大。说明光传播具有定向性。2、波长的变化对光分路损耗和分光比有何影响？光分路损耗对光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要。所以当波长变化时，光分路损耗变化很小，甚至不变。分光比定义为光分路器各输出端口的输出功率比值，在系统应用中，分光比的确是根据实际系统光节点所需的光功率的多少，确定合适的分光比，光分路器的分光比与传输光的波长有关，例如一个光分路在传输1310nmd的光时，两个输出端的分光比为50:50；在传输1550nm的光时，则变为70:30。因此波长变大，分光比变大。实验二光波分复用器特性测试一、实验目的1、了解光波分复用器的工作原理及其结构。2、掌握光波分复用器的特性参数测试和正确使用方法。二、实验环境及相关设备JH5002A+型光纤通信原理实验箱1个光功率计1台1310/1550光波分复用器2只FC/PC光纤跳线4根三、实验基本原理1、光纤传输系统的构成在做实验前，需要对波分复用器的基本原理及其性能有初步的了解，波分复用光纤传输5系统图1。当该传输系统工作于两个不同的波长时，假设端口1注入的光波是波长λ1，λ2两个光波合成，则光波经波分复用器内部传输后，λ1只能从端口2、3中一个特定的端口输出，而光波λ2只能从另一个特定的端口输出。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。图1波分复用光纤传输系统在单向运用时，两个不同波长的光波分别从端口2、3注入，则端口1有两个波长的合成光波输出，这是合波器；反之，两个不同波长的合成光波从端口1注入，端口2、3分别有一个波长的光波输出，这是分波器。合波器和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。在双向运用时，正方向和反方向传输的光波的波长不同，两个波分复用器分别置于双向光纤传输系统的两端，在这种情况下，波分复用器起的作用是波长隔离作用。双向光纤传输系统如下图所示图2双向光纤传输系统波分复用器的合波状态应用较多，例如，在掺铒光纤放大器中将980nm或1480nm波长的泵浦（Pump）光与1550nm波长的信号光合成起来注入掺铒光纤。2、波分复用器主要技术指标（1）工作波长λ1、λ2。本实验系统的工作波长λ1、λ2分别为1310nm和1550nm。（2）插入损耗Li。发端波分复用器插入损耗的定义为：Li=10lg（P2/P1）——λ1或Li=10lg（P3/P1）——λ2从上式可知，当工作波长为λ1时，插入损耗就是波长为λ1的输入光功率率P1与输出光功率P2之比的分贝数，当工作波长为λ2时，插入损耗就是波长为λ2的输入光功率率P1与输出光功率P3之比的分贝数。良好的波分复用器的插入损耗可小于0.5dB。（3）波长隔离度Lλ。是指一个波长的光功率串扰另一工作波长的输出串扰程度，一般用分贝数来描述。Lλ值一般应达到20dB以上。波长隔离度的定义为：Lλ=-10lg（P3/P2）——λ1或Lλ-10lg（P2/P3）——λ2（4）光谱响应范围△λ。通常指插入损耗小于某一容许值的波长范围。要根据应用要求而定。除此之外还有机械性能和温和度性能指标。一个典型的1.31un/1.55um熔锥型单模光纤波分复用器的谱损曲线如图3所示。6图3熔锥型单模光纤波分复用器的谱损耗曲线（5）波分复用器的光串扰。波分复用器的光串扰测量原理框图如图4所示图4波分复用器的光串扰测量原理框图在上图中，波长为1310nm、1550nm的光信号经波分复用器合波复用以后输出的光功率分别为P1、P2，经解复用后，将各输出端口不同波长的光功率记为Pmn。其中，m表示端口特定的理论输出波长，m=1表示1310nm，m=2表示1550nm；而n表示实际输出的波长与端口理论波长的匹配状况，n=1表示匹配，n=2表示不匹配。因此，匹配情况是从1310窗口输出1310nm的光功率，记为P11，或从1550窗口输出1550nm的光功率，记为P21，而不匹配情况是从1310窗口输出1550nm的光功率，记为P12，或从1550窗口输出1310nm的光功率，记为P22。显然，P12和