光纤通信实验报告

批阅老师：年月日1实验1数字发送单元指标测试实验一、实验目的1.了解数字光发端机平均输出光功率的指标要求2.掌握数字光发端机平均输出光功率的测试方法3.了解数字光发端机的消光比的指标要求4.掌握数字光发端机的消光比的测试方法二、实验仪器1.ZYE4301G型光纤通信原理实验箱1台2.光功率计1台3.FC/PC-FC/PC单模光跳线1根4.示波器1台5.850nm光发端机1个6.ST/PC-FC/PC多模光跳线1根三、实验原理四、实验内容1.测试数字光发端机的平均光功率2.测试数字光发端机的消光比3.比较驱动电流的不同对平均光功率和消光比的影响五、实验步骤Ａ、1550nm数字光发端机平均光功率及消光比测试1.伪随机码的产生：伪随机码由CPLD下载模块产生，请参看系统简介中的CPLD下载模块。将PCM编译码模块的4.096MHZ时钟信号输出端T661与CPLD下载模块的NRZ信号产生电路的信号输入端T983连接，NRZ信号输出端T980将产生4M速率24－1位的伪随机信号，用示波器观测此信号。将此信号与1550nm光发模块输入端T151连接，作为信号源接入1550nm光发端机。2.用FC-FC光纤跳线将光发端机的输出端1550T与光功率计连接，形成平均光功率测试系统，调整光功率计，使适合测1550nm信号。3.用K60、K90和K15接通PCM编译码模块、CPLD模块和光发模块的电源。4.用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的平均光功率。5.测消光比用数字信号源模块输出的NRZ码作为信号源。用K60接通电源，用用示波器从T504观测此信号，将K511接1、2或2、3可观测到速率的变化，将此信号接到T151，作为伪随机信号接入光发端机。6.用数字信号源模块的K501、K502、K503将数字信号拨为全“1”，测得此时光功率为P1，将数字信号拨为全“0”，测得此时光功率为P0。7.将P1，P0代入公式2-1式即得1550nm数字光纤传输系统消光比。Ｂ、1310nm数字发端机平均光功率及消光比测试8.信号源仍用4M速率24－1位的伪随机信号，与1310nm光发模块输入端T101连接。9.用FC-FC光纤跳线将1310nm光发模块输出端1310T与光功率计连接，形成平均光功率测试系统，调整光功率计，使适合测1310nm信号。10.将BM1拨至数字，BM2拨至1310nm。11.接通PCM编译码模块、CPLD模块和1310nm光发模块(用K10)的电源。12.用万用表在T103和T104监控R110（阻值为1Ω）两端电压，调节电位器W101，使半导体激光器驱动电流为额定值25mA。13.用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的平均光功率。14.测消光比用数字信号源模块输出的NRZ码作为信号源，请参看系统简介中的数字信号源模块部分。用示波器从T504观测此信号，连接T504与T101，将数字信号拨为全“1”，测得此时光功率为P1，将数字信号拨为全“0”，测得此时光功率为P0。批阅老师：年月日215.将P1，P0代入公式2-1式即得1310nm数字光纤传输系统消光比。16.重复9-15步，调节电位器W101，调节驱动电流大小为下表中数值时，测得的平均光功率及消光比填入下表。六、实验报告1.记录光发端机的平均光功率。（拍照）2.通过实验数据计算光发端机的消光比。根据公式2-1:10lg10PPEXT,得1550nm数字光纤传输系统消光比为:-31.80(dB)批阅老师：年月日3当驱动电流约为额定值25mA时,根据公式2-1:10lg10PPEXT,得1310nm数字光纤传输系统消光比为:(dB)当驱动电流约为10mA时,得平均光功率如左图所示;1P如右图所示.根据公式2-1:10lg10PPEXT,得1310nm数字光纤传输系统消光比为:(dB)批阅老师：年月日4当驱动电流约为20mA时,得平均光功率如左图所示;1P如右图所示.根据公式2-1:10lg10PPEXT,得1310nm数字光纤传输系统消光比为:(dB)整体电路图如上图所示.批阅老师：年月日5实验2光无源器件特性测试实验一、实验目的1.了解光无源器件，Y型分路器以及波分复用器的工作原理及其结构2.掌握它们的正确使用方法3.掌握它们主要特性参数的测试方法二、实验仪器1.ZYE4301G型光纤通信原理实验箱1台2.光功率计1台3.示波器1台4.FC-FC法兰盘1个5.Y型分路器1个6.波分复用器2个三、实验原理测试方法为：先测试出光源输出的光功率P0，将Y型分路器接入其中组成图4-1所示测试系统后，分别测出Y型分路器输出端的光功率P1和P2，分别代入4-1，4-2，4-3式即可得到待测Y型分路器的性能指标。波分复用器性能指标有耦合比CR、插入损耗Lt、附加损耗Le、光串扰（隔离度）DIR等。这里只讨论光串扰。光串扰是指一个输入端的光功率和由耦合器反射到其他输出端口的光功率的比值。其测试原理图如图4-2所示。上图中波长为λ1＝1310nm、λ2＝1550nm的光信号经波分复用器复用以后输出的光功率分别为P01、P02，解复用后分别输出光信号，此时从1310窗口输出1310nm的光功率为P11，输出1550nm的光功率为P12；从1550窗口输出1550nm的光功率为P22，输出1310nm的光功率为P21。将各数字代入下列公式。210112lg10PPL（4-4）120221lg10PPL（4-5）上式中L12、L21即为相应的光串扰。由于便携式光功率计不能滤除波长1310nm只测1550nm的光功率，同时也不能滤除1550nm只测1310nm的光功率。所以改用下面的方法进行光串扰的测量。光源Y型分路器光功率P1光功率P2光功率P0图4-1Y型分路器性能测试实验框图批阅老师：年月日6测量1310nm的光串扰的方框图如4-3（a）所示。测量1550nm的光串扰的方框图如4-3（b）所示：在这种方法中，光串扰计算公式为：12112lg10PPL（4-6）21221lg10PPL（4-7）上式中L12，L21即是光波分复用器相应的光串扰。四、实验内容1.测量Y型分路器的插入损耗2.测量Y型分路器的附加损耗3.测量波分复用器的光串扰五、实验步骤Ａ、Y型分路器性能测试1.用FC-FC光跳线将1310nm光发端机与光功率计相连，组成简单光功率测试系统。2．信号源的产生：信号源由CPLD下载模块产生，请参看系统简介中的CPLD下载模块，将PCM编译码模块中的4.096MHZ时钟信号由T661输入到CPLD下载模块的NRZ信号产生电路的时钟输入端983，这样在输出端T980将输出4M速率24－1位的伪随机信号，将其作为信号源接入到1310nm光发端机信号输入端T101。并用示波器检测此信号。1．拨码开关BM1拨到数字，BM2和BM3拨到1310nm。2．接通PCM编译码模块、CPLD下载模块、光发模块的电源。3．用万用表监控R110两端电压，用W101调节半导体激光器驱动电流，使之为25mA。万用表示值为25mV。4．用光功率计测得此时光功率为P0。5．拆除FC-FC光纤跳线，将Y型分路器按照图4-1中方法组成测试系统。6．用光功率计分别测出Y型分路器输出两端光功率P1和P2。B、波分复用器性能测试7．信号源的产生同步骤2。8．按图4-3（a）连接波分复用器：将波分复用器（A）标有“1310nm”的光纤接头插入“1310nm”光发端（1310nmT）。将标有“1550nm”的光纤接头用保护帽遮盖起来；用FC-FC法兰盘将两个波分复用器（A）和（B）的“IN”端相连。9．将拨码开关BM1拨到数字，BM2和BM3均拨到1310nm。10．接通PCM编译码模块、CPLD下载模块、1310nm光发模块的电源。批阅老师：年月日711．用万用表监控R110两端电压，调节半导体激光器驱动电流，使之为25mA。12．用光功率计测得此时波分复用器（B）标有“1310nm”端光功率为P11，测得标有1550nm端光功率为P12。13．拆除波分复用器“IN”端FC-FC法兰盘，测得波分复用器（A）标有“IN”端输出光功率为P1。14．代入上式计算1310nm光串扰。15．根据4-3（b）测试框图和上述波分复用器1310nm光功率串扰步骤，设计步骤并测试1550nm光串扰。16．将所得光功率数据代入公式4-6和4-7计算波分复用器的光串扰。六、实验报告1.记录各实验数据，根据实验结果计算Y型分路器插入损耗和附加损耗。（拍照）(上左图为光功率0P;上右图为实验电路图)批阅老师：年月日8(上左图为Y型分路器输出两端光功率P1;上右图为Y型分路器输出两端光功率P2)2.根据实验结果，计算获得波分复用器光串扰。(1310nm光发端):(上左图为波分复用器(B)标有1310nm端光功率为P11;上右图为波分复用器(B)标有1550nm端光功率为P12)(下右图为1550nm光发端):(上左图为波分复用器(A)标有IN端光功率为P1;上右图为波分复用器(B)标有1310nm端光功率为P21)批阅老师：年月日9(上左图为波分复用器(B)标有1550端光功率为P22;上右图为波分复用器(A)标有IN端光功率为P2)(右图为实验电路图)批阅老师：年月日10实验3模拟信号光纤传输实验一、实验目的1.了解模拟信号光纤系统的通信原理2.了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构二、实验仪器1.ZYE4301G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1根5.850nm光发端机和光收端机1套6.ST/PC-ST/PC多模光跳线1根三、实验原理LD模拟信号调制实验中，有兴趣时可采用预失真补偿电路对模拟信号波形进行失真补偿，可观察出补偿后的传输效果与补偿前的效果的不同。关于预失真补偿可参见附录。本实验箱850nm为LED光源，1310nm和1550nm为LD光源。四、实验内容1.各种模拟信号LED模拟调制：三角波、正弦波、方波。2.各种模拟信号LD模拟调制：三角波，正弦波、方波。五、实验步骤本实验采用模拟信号源模块输出的信号做为待传输的模拟信号。A、LD模拟信号调制实验１．模拟信号源用模拟信号源模块的1K正弦波信号，将输出端T303与1310nm光发模块模拟信号输入端T111连接。2.用FC-FC光纤跳线将1310nm光发端机（1310nmT）与1310nm光收端机（1310nmR）连接起来，K121置2、3通。3.将拨码开关BM1拨到模拟，BM2和BM3拨到1310nm。4.用K30打开模拟信号源模块电源；用K10打开光发模块电源。5.将K31置中间两脚通，调节1K正弦波信号幅度调节电位器W306，用示波器CH1通道从TP303观测，使波形幅度约为2V，且无明显失真。6.调节输入模拟信号幅度调节电位器W111、模拟信号驱动电流调节电位器W112和1310nm光收模块输出信号幅度调节电位器W121，用示波器CH2通道从TP121观测，使得输出信号波形幅度为2V且无明显失真，画出两信号的波形。再用示波器从TP112观察驱动电流信号；观察模拟信号光纤传输调制过程。下面给出了以正弦波为例TP111、TP112、TP121各点的波形，7.将T303换成T302（三角波）或T301（方波），观察各测试点波形效果。测试端口图5-3模拟信号光纤传输系统框图模拟信号源信号处理单元光发送器件光接收器件信号处理单元光纤批阅老师：年月日11B、LED模拟信号调制实验根据LD模拟信号调制实验步骤，设计LED模拟信号调制步骤，并通过实验实现。六、实验报告1.记录并画出各模拟信号的波形，对模拟信号光传输前后的波形进行比较。（拍照）(电路图如图所示)2.比较LD与LED模拟信号调制的效果。TP111TP112TP121批阅老师：年月日12实验4数字信号光纤传输实验一、实验目的1.了解数字信号光纤传输系统的通信原理2.掌握完整数字光纤通信系统的基本结构二、实验仪器1.ZYE4