光纤特性及传输实验

光纤特性及传输实验【实验目的】1、了解光纤通信的原理及基本特性。2、测量激光二极管的伏安特性，电光转换特性。3、测量光电二极管的伏安特性。4、基带（幅度）调制传输实验。5、频率调制传输实验。6、音频信号传输实验。7、数字信号传输实验。【实验仪器】光纤特性及传输实验仪，示波器【实验原理】1、光纤2、激光二极管（FP-LD）光通信的光源为半导体激光器（LD）或发光二极管（LED），本实验采用半导体激光器。半导体激光二极管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。当注入电流增加时，输出光功率也随之增加，在达到thI之前半导体激光器输出荧光，到达thI之后输出激光，输出光子数的增量与注入电子数的增量之比见式4.1-1。()()dPIePhvehvIPI就是图4.1-1激射时的斜率，h是普朗克常数（6.625*10-34焦耳秒），为辐射跃迁情况下，释放出的光子的频率。3、光电二极管光通信接收端由光电二极管完成光电转换与信号解调。4、光源的调制对光源的调制可以采用内调制或外调制。内调制用信号直接控制光源的电流，使光源的发光强度随外加信号变化，内调制易于实现，一般用于中低速传输系统。外调制时光源输出功率恒定，利用光通过介质时的电光效应，声光效应或磁光效应实现信号对光强的调制，一般用于高速传输系统。本实验采用内调制。5、副载波调频调制对副载波的调制可采用调幅，调频等不同方法。调频具有抗干扰能力强，信号失真小的纤芯，直径5～50μm包层，直径约125μm防护层，直径约250μm图1光纤的基本结构优点，本实验采用调频法。图10是副载波调制传输框图。基带信号调频副载波光光纤传输光副载波解调基带信号模块发射接收模块图10副载波调制传输框图【实验内容和步骤】1、激光二极管的伏安特性与输出特性测量表1发光二极管伏安特性与输出特性测量正向偏压(V)发射管电流(mA)0568101520253035光功率(mW)以表1数据作所测激光二极管的伏安特性曲线，输出特性曲线。讨论所作曲线与图3，图4所描述的规律是否符合。2、光电二极管伏安特性的测量表2光电二极管伏安特性的测量反向偏置电压(伏)01234P=0光电流(μA)P=0.1mWP=0.2mW以表2数据，作光电二极管的伏安特性曲线。讨论所作曲线与图5所描述的规律是否符合。3、基带（幅度）调制传输实验表3基带调制传输实验激光二极管调制电路输入信号光电二极管光电转换电路输出信号波形频率(kHz)幅度(V)波形频率(kHz)幅度(V)正弦波方波对表3结果作定性讨论。4、副载波调制传输实验(1)观测调频电路的电压频率关系表4调频电路的f-V关系输入电压(V)00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0输出频率fV(kHz)以输入电压作横坐标，输出角频率ωV=2πfV为纵坐标在坐标纸上作图。直线与纵轴的交点为副载波的角频率ω，直线的斜率为调频系数kf。求出ω与kf。(2)副载波调制传输实验表5副载波调制传输实验基带信号光纤传输后解调的基带信号幅度(V)频率(kHz)幅度(V)频率(kHz)信号失真程度对表5结果作定性讨论。5、音频信号传输实验6、数字信号传输实验【实验数据】表1发光二极管伏安特性与输出特性测量正向偏压(V)01.081.091.101.111.141.171.201.221.25发射管电流(mA)05.036.018.0110.0114.9920.0125.0030.0335.01光功率(mW)0000.0320.0710.1680.2650.3610.4620.554表2光电二极管伏安特性的测量反向偏置电压(伏)012345P=0光电流(μA)000000P=0.1mW100100100100100100P=0.2mW200200200200200200表3基带调制传输实验激光二极管调制电路输入信号光电二极管光电转换电路输出信号波形频率(kHz)幅度(V)波形频率(kHz)幅度(V)正弦波4.1572844.1562.64方波4.1322244.1302.08表4调频电路的f-V关系输入电压(V)00.20.40.60.81.01.21.41.61.8输出频率fV(kHz)78.6877.3875.6774.3372.7671.2569.7068.0066.4064.94表5副载波调制传输实验基带信号光纤传输后解调的基带信号幅度(V)频率(kHz)幅度(V)频率(kHz)信号失真程度2.482.0261.322.0333.002.2941.562.2943.642.5551.882.5513.723.0001.922.998【实验数据处理】1.发光二极管伏安特性与输出特性2.光电二极管伏安特性3.调频电路的f-V关系可见，kf=-7.705，ω=2π*78.84(KHz)=495366.3