光纤通信第一次实验报告

四川大学电气信息学院光纤通信第一次实验报告组员：_____________________报告撰写人：_________________________学号：___________________实验1电光、光电转换传输实验一、实验目的：目的：了解本实验系统的基本组成结构，初步了解完整光通信的基本组成结构，掌握光通信的通信原理。要求：1.画出实验过程中测试波形，标上必要的实验说明。2.结合实验步骤，叙述光通信的信号变换、传输过程。3.画出两实验箱间进行双工通信的连接示意图，标上必要的实验说明。4.如果将光跳线分别连接TX1310、RX1550两法兰接口，P204测试点是否有信号，信号与TX1310是否一样，写出你的答案，通过实验验证你的答案。二、实验基本原理图：本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。实验系统（光通信）基本组成结构（光通信）如下图所示：图1.2.1实验系统基本组成结构三、实验步骤1.连接电路用光跳线连接TX1310、RX1310接口（注意收集好器件的防尘帽）。打开系统电源，液晶菜单选择“码型变换实验—CMI码PN”，在P101口输出32KHZ的15位m序列。通过示波器确认有相应的基带波形输出后，连接P101、P201两铆孔，示波器A通道测试TX1310测试点，调节W201改变送入光发端机信号幅度，不超过5V。然后观察示波器B通道测试光收端机输出电信号的P202测试点，看是否有与TX1310测试点一样或类似的信号波形。2.采用固定CMI码作为基带信号重复以上步骤，并记录波形。3.观察接口影响轻轻拧下TX1310或RX1310法兰接口的光跳线，观测P202测试点的示波器B通道是否还有信号波形？重新接好，此时是否出现信号波形。4.如果要求两实验箱间进行双工通信，如何设计连接关系，设计出实验方案，并进行实验。光电电光电发射电接收光发射光接收TX1310RX1310光纤1310nmLD+单模5.如果将光跳线分别连接TX1310、RX1550两法兰接口，P204测试点是否有信号，信号与TX1310是否一样，写出你的答案，通过实验验证你的答案。四、实验结果1.CMI-PN码波形情况记录示波器显示如图所示：其中，CH1（上部分）为输入电路信号波形，CH2表示输出波形。由于采用PN码作为基带信号的抖动较大，在调节输入电压峰值时，W201灵敏不易调控，所以此时峰值采用5.80V。同时可以观察到，输出波形有存在较小的失真度，信号质量较好。2.CMI-固定序列码波形情况记录示波器显示如图所示：采用的输入序列为：01011101输出信号的失真较小，其信号质量较好。3.在拧下TX1310或RX1310法兰接口的光跳线，观测P202（为信号波形输出点）测试点的示波器B通道，此时无信号波形的输出？重新接好，出现信号波形。如图所示：4.双工通信实现方案5.将TX1310与RX1550接口连接，所得的波形序列质量较差，基本上难以读取信号，与理论估计情况相同。实验2数字光端机平均光功率及消光比测量一、实验目的1.了解数字光发端机平均光功率、消光比的指标要求2.掌握光发端机输出光功率、消光比的测试方法二、基本原理1．平均光功率是指给光发端机的数字驱动电路送入一伪随机码二进制序列为测试信号，用光功率计直接测试光发端机的光功率，此数值即为数字发送单元的平均光功率。平均光功率是在额定电流下测得的，否则结果有偏差。实验测量结构示意图如下图所示：2.消光比指光发射端机的数字驱动电路送全“0”码，测得此时的光功率P0；给光发射端机的数字驱动电路送全“1”码，此时光功率P1，将P0、P1代入公式：EXT=10Lg(P1/P0)来得到光发射端机的消光比。三、实验步骤1.测量光功率：打开系统电源，液晶菜单选择“码型变换实验--CMI码设置”确认，利用SW101拨码器设置的8比特周期性序列，10001000。记录码型和对应的输出光功率，得出你的结论。由于实验器材受限，假设1550nm部分为另一台的光端机。双工通信的原理是实现一点与另一点之间可实现同时收发的过程。然而本实验中为单向系统，在实验中可以将发信端的输入基带信号电路连入其模块TX1310，然后TX1310光端接口连入收信端RX1310光端口，同时在收信端的苏茹基带信号电路连入其模块TX1310，最后TX1310光端接口连入发信端RX1310光端口。从而实现双纤单向的双工通信。2.测量消光比：设置拨码器SW101为11111111，记录码型和光功率。然后，将拨码器SW101设置为00000000，W201保持不变，记录码型和对应的输出光功率P0。将P0、P1代入公式2.1.1，算出此数字光端机的消光比EXT。3.利用CMI码PN码测量光功率液晶菜单选择“码型变换实验—CMI码PN”。确认，即在P101铆孔输出32KHZ的15位m序列。以同样的方法测试，记录码型和平均光功率值。液晶菜单选择“光纤测量实验—平均光发功率”。确认，即在P103（P108）铆孔输出1KHZ的31位m序列。以同样的方法测试，记录码型、速率和平均光功率值。对比15位、31位PN码测得的数据，得出结论。四、实验结果1.采用序列为固定8位序列的CMI码（Vp-p=3.28V）序列码型光功率(dBm)10001000P=-16.7510101001P=-13.1910000000P=-26.22结论：根据数据和CMI编码原理，当为0时用01表示，可以看出0越多时，光功率越高。2.采用随机序列测量光功率测量随机序列数据记录：随机序列波形图：31位PN码15位PN码结论：根据数据和PN随机序列满足0、1出现次数接近相同以及CMI编码原理原则，可以看出，其输出光功率接近相同。15位随机序列P=-12.17dBm31位随机序列P=-12.51dBm3.消光比测量序列码型光功率(dBm)00000000P0=011111111P1=-9.80代入可得：EXT=10lg（P0/P1）=0结论：由于在本次实验中，P0的测量通常不能精确测得因阈值电流产生的功率，因此通常全零时功率为0，所以采用P0/P1情况。4.思考结论消光比的这一指标，表示了光发送电路的一定质量参数。消光比过大时，即调制电流变化太大，容易产生调制过程中电光延迟和弛豫振荡。然而消光比过小时，又容易因偏置电流产生噪声功率而造成接收信噪比不能达到性能指标和光谱宽度增加的情况。实验3光衰减器的性能指标测量一、实验目的1.了解光衰减器的指标要求2.掌握光衰减器的测试方法二、实验仪器1.光纤通信实验箱2.20M双踪示波器3.光功率计（FC-FC单模尾纤）4.光衰减器(1310nm/1550nm)5.信号连接线2根三、实验原理采用输入信号为1KHZ的31位m序列，然后连接电路，在正常工作的条件下，在TX1310端测得光功率，记为P1，然后将衰减器串入电路，测其光功率值，记为P2。四、实验结果测量数据如下：无衰减器光功率P1P1=-11.78dBm接入衰减器光功率P2P2=-20.54dBm代入，测得其衰减精度为：Li=10Lg(P2/P1)=8.76dB结论：衰减器在光纤线路系统中为满足一些传输指标而设定，其大小参数需要满足根据实际链路而进行规定和选择。实验4波分复用器的性能指标测量一、实验目的1.了解光波分复用器（OPTICWDM）的指标要求2.掌握光波分复用器的测试方法2.了解光波分复用器的用途二、实验仪器1.光纤通信实验箱2.20M双踪示波器3.光功率计（FC-FC单模尾纤）4.光复用器（中心波长1310/1550）25.活动连接器16.信号连接线2根三、实验原理图3.4.3波分复用器测量连接示意图（一）测量1310nm的插入损耗和波长隔离度1310nm光发1550nm光发TX1310TX1550abPg波分复用器dec如图3.4.3中所示，首先测出1310nm光源的输出光功率，记为Pa。紧接着将波分复用器的c点接1310nm光源a点，用光功率计测出波分复用器的输出d、e两点功率，分别记为Pd、Pe。代入下面公式得出对应的插入损耗和隔离度。填入表格3.4.1。插入损耗：daiPPLgL10（dB）（式3.4.1）隔离度：eagPPLgL10（dB）（式3.4.2）（二）测量1550nm的插入损耗和波长隔离度如图3.4.3中所示，首先测出1550nm光源的输出光功率，记为Pb。紧接着将波分复用器的c点接1550nm光源b点，用光功率计测出波分复用器的输出e、d两点功率，分别记为Pe、Pd。代入下面公式得出对应的插入损耗和隔离度。填入表格3.4.1。插入损耗：ebiPPLgL10（dB）（式3.4.3）隔离度：dbgPPLgL10（dB）（式3.4.4）四、实验结果测量时，1310nm的Vp-p=4.36V，1550nm的Vp-p=4.64V结论：在波分复用系统中，波分复用器其系统中作为重要器件，隔离度的大小决定了其系统中信号之间的串扰和耦合程度，因此需要起隔离度越大越好；另一方面，插入损耗作为光纤线路中必不可少的部分也需要减小其参数指标，提高系统整体质量指标。附：本次实验现场实验数据报告单（见后）输入功率（mW）输出功率（dBm）插入损耗（dB）隔离度（dB）1310nmPa：-10.49Pd：-10.71Pe:-37.280.2226.791550nmPb：-8.50Pd:-8.59Pe:-23.320.0914.82功率波长