光纤通信实验

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Bellcore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。应用特点：以太网和令牌环要要求低价格的LEDST,SMA,SCorFC封装波长820/1300nm速率达160MBit/s链路长度2.7km光纤：50/125mm,62.5/125mm,100/140mm,and200mmHCSFiberST连接损耗典型值＜0.2dB独特的光口设计耦合效率高无特殊安装要求工作温度：-40ºCto+85ºCAlGaAs材料高可靠性图1HFBR1414的实物图三、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。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。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①上电源开关向左拔动，给模块加电3、取下模块①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。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。以太网和令牌环要要求低价格的LEDST,SMA,SCorFC封装波长820/1300nm速率达160MBit/s链路长度2.7km光纤：50/125mm,62.5/125mm,100/140mm,and200mmHCSFiberST连接损耗典型值＜0.2dB独特的光口设计耦合效率高无特殊安装要求工作温度：-40ºCto+85ºCAlGaAs材料高可靠性图2HFBR2416的实物图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①上电源开关向左拔动，给模块加电3、取下模块①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。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）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。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②上电源开关向左拔动，给模块加电3、取下模块②上光发XS201的保护塑料图1光收发一体模块的实物图套，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。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。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。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。图1成品光纤三、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。表1单模光纤跳线光学特性典型衰减，@1310nm≤0.34dB/km典型衰减，@1550nm≤0.20dB/km零色散波长1300-1324nm零色散斜率≤0.092ps/（nm2·km）模场直径（MFD）@1310nm9.2±0.4μm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λcc≤1260nm有效群折射率（Neff）@1310nm1.4675有效群折射率（Neff）@1550nm1.4680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ABC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±0.021、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②上电源开关向左拔动，给模块加电3、取下模块②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Φ10。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-S