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1光纤实验报告班级姓名学号2第一章：实验2电光、光电转换传输实验一、实验目的1.了解本实验系统的基本组成结构；2.初步了解完整光通信的基本组成结构；3.掌握光通信的通信原理。二、实验仪器1.光纤通信实验箱2.20M双踪示波器3.FC-FC单模尾纤1根4.信号连接线2根三、基本原理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在本实验系统中，电发射部分可以是M序列，可以是各种线路编码（CMI、5B6B、5B1P等），也可以是语音编码信号或者视频信号等，光信道可以是1310nmLD+单模光纤组成，可以是1550nmLD+单模光纤组成，也可以是850nmLED+多模光纤（选配）组成。需要说明的是本实验系统中提供的两种工作波长的数字光端机，都是一体化结构。光端机包括光发射端机TX（集成了调制电路、自动功率控制电路、激光管、自动温度控制等），光接收端机RX（集成了光检测器、放大器、均衡和再生电路）。其数字电信号的输入输出口，都由铜铆孔开放出来，可自行连接。一体化数字光端机的结构示意图如下：光电电光电发射电接收光发射光接收TX1310RX1310光纤1310nmLD+单模3图1.2.2一体化数字光端机结构示意图四、实验步骤1.关闭系统电源，将光跳线分别连接TX1310、RX1310两法兰接口（选择工作波长为1310nm的光信道），注意收集好器件的防尘帽。2.打开系统电源，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。3.示波器测试P101铆孔波形，确认有相应的波形输出。4.用信号连接线连接P101、P201两铆孔，示波器A通道测试TX1310测试点，确认有相应的波形输出，调节W201即改变送入光发端机信号（TX1310）幅度，最大不超过5V。即将m序列电信号送入1310nm光发端机，并转换成光信号从TX1310法兰接口输出。5.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。6.按“返回”键，选择“码型变换实验—CMI码设置”并确认。改变SW101拨码器设置（往上为1，往下为0），以同样的方法测试，验证P202和TX1310测试点波形是否跟着变化。7.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。8.以上实验都是在同一台实验箱上自环测试，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。9.关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。注：本实验也可选择选择工作波长为1550nm和扩展模块的光信道。五、实验结果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。P202/P204TX1310/1550TX光接收输入光发射输出光纤41.Tx1310P202CMI码设置后P2022．电信号在前置电路中调制光信号，光信号从Tx口输出，从Rx口输入，然后转换为电信号，p202口可测。4.P204可以收到信号，但是同Tx1310不同5第二章：实验1数字光发端机的平均光功率测量一、实验目的1.了解数字光发端机平均光功率的指标要求；2.掌握光发端机输出光功率的测试方法。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.信号连接线1根三、基本原理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：图2.1.1平均光功率测试结构示意图四、实验步骤1.关闭系统电源，按照图2.1.1将1310nm光发射端机的TX1310法兰接口、FC-FC单模尾纤、光功率计连接好（P101—P201，TX1310通过尾纤接到光功率计），注意收集好器件的防尘帽。2.打开系统电源，液晶菜单选择“码型变换实验--CMI码设置”确认，即在P101铆孔输出32KHZ的SW101拨码器设置的8比特周期性序列，如10001000。3.示波器测试P101铆孔波形，确认有相应的波形输出。4.用信号连接线连接P101、P201两铆孔，示波器A通道测试TX1310测试点，确认有相应的波形输出，调节W201即改变送入光发端机信号（TX1310）幅度最大（不超过5V），电光数字序列光发射端机TX1310PFC-FC6记录信号电平值。即将拨码器设置序列电信号送入1310nm光发端机，并转换成光信号从TX1310法兰接口输出。5.调节光功率计工作波长“1310nm”、单位“dBm”，读取此时光功率P，即为1310nm光发射端机在正常工作情况下，对于拨码器设置32K的10001000序列的平均光功率，记录码型和光功率6.拨码器设置其它序列组合，W201保持不变，记录码型和对应的输出光功率，得出你的结论。7.按返回键，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、速率和平均光功率值。8.按返回键，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。五、实验结果1.记录数字光发射端机的平均光功率，标上必要的实验参数说明，归纳出光发射机输出的光功率与输入电信号的那些参数有关。码型电压(v)功率(dBm)100010003.34-10.11101010103.34-10.48000000000-70100110013.34-10.11结论：输出码的“1”越多，功率越大。如果对源码进行编码，得到CMI码后在测量，则功率会大体不变，因为源码的“1”对应CMI码“11”“00”交替变换，源码“0”对应“01”，输出01个数相同。7第二章：实验2数字光发端机的消光比测量一、实验目的1.了解数字光发端机的消光比的指标要求；2.掌握数字光发端机的消光比的测试方法。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.信号连接线1根三、基本原理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，测得此时的光功率P1，将P0、P1代入公式：1010PPLgEXT（dB）（式2.1.1）即得到光发射端机的消光比。实验测量结构示意图如下图所示：图2.2.1平均光功率测试结构示意图四、实验步骤1.关闭系统电源，按照图2.2.1将1310nm光发射端机的TX1310法兰接口、FC-FC单电光自编数据序列光发射端机TX1310PFC-FC全0全18模尾纤、光功率计连接好（P101—P201，TX1310通过尾纤接到光功率计），注意收集好器件的防尘帽。2.打开系统电源，液晶菜单选择“码型变换实验--CMI码设置”确认，即在P101铆孔输出32KHZ的SW101拨码器设置的8比特周期性序列，如10001000。3.示波器测试P101铆孔波形，确认有相应的波形输出。4.用信号连接线连接P101、P201两铆孔，示波器A通道测试TX1310测试点，确认有相应的波形输出，调节W201即改变送入光发端机信号（TX1310）幅度最大（不超过5V），记录信号电平值。即将拨码器设置序列电信号送入1310nm光发端机，并转换成光信号从TX1310法兰接口输出。5.调节光功率计工作波长“1310nm”、单位“mW”，设置拨码器SW101为11111111，读取此时光功率P1，即为1310nm光发射端机在正常工作情况下，对于全1码的输出光功率，记录码型和光功率。6.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。7．将P0、P1代入公式2.1.1，算出此数字光端机的消光比EXT。8．关闭系统按电源，拆除各光器件并套好防尘帽。注：本实验如选用平台上的两个数字光端机，由于其一体化设计时作过处理，因此输入全“0”时光功率计测不出光功率（极小），即消光比为无穷，这里可让学生学会测试方法。如实验箱选配有激光和探测器性能测试等模块，学生可用此模块进行测试。五、实验结果1.记录数字光发射端机的消光比，标上必要的实验说明。2.光纤通信系统中的消光比大小对系统传输特性有何影响？为什么？使用1550测量：码型：11111111光功率：P1=71.5uw0000001P0=67.40uw消光比：EXT=10*log(p0/p1)=-2.03dB9第三章：实验2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、基本原理（一）一般地光衰减器可分为两类，即固定光衰减器和可变光衰减器。1.固定光衰减器固定光衰减器是一种可根据工程需要提供不同衰减量的精密器件，可分为在线式和法兰式。主要的用途是：（1）调整光中继器之间的增益，以便建立适当的光输出；（2）光传输系统设备的损耗评价及各种试验测试要求。2.可变光衰减器（1）可对光强进行连续可变和步进调节的衰减，主要用途和设计目标：①评价光纤传输系统中作为误码率函数的信噪比S/N。②光功率计制造中标志刻度。③光纤传输设备损耗的评价。④光端机中作为光接收机接口扩大接收机动态范围。⑤用于光纤测量仪器，做光线路试验与测试用。为此，可变光衰减器应有高的精度和宽的可调衰减范围。（2）结构与工作原理可变光衰减器的结构原理图如图3.2.1所示：10图3.2.1可变光衰减器的原理结构图（二）光固定/可调衰减器测量结构示意图，如下图所示：图3.2.2平均光功率测试结构示意图四、实验步骤1.关闭系统电源，按照前面实验中的图3.1.2(a)将1310nm光发射端机的TX1310法兰接口、FC-FC单模尾纤、光功率计连接好，注意收集好器件的防尘帽。2.打开系统电源，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。3.示波器测试P103（P108）铆孔波形，确认有相应的波形输出。4.用信号连接线连接P103（P108）、P201两铆孔，示波器A通道测试TX1310测试点，确认有相应的波形输出，调节W201即改变送入光发端机信号（TX1310）幅度最大（不超过5V），记录信号电平值。即将1KHZ的31位m序列电信号送入1310nm光发端机，并转换成光信号从TX1310法兰接口输出。5.调节光功率计工作波长“1310nm”、单位“mW”，读取此时光功率，即为1310nm光发射端机在正常工作情况下，对于31位m序列的平均光功率，记录光功率P1。电光伪随机码序列光发射端机TX1310P光固定/可调衰减器光纤透镜反射光束可旋转衰耗板116.关闭系统电源，按照图3.2.2将固定（可调）衰减器串入光发射端机有光功率计之间，注意收集好器件的防尘帽。7重复步骤2、4，测得衰减后的光功率P2，按)(1012dBPPLgLi公式计算即为衰减器的衰减量。若为固定衰减器，则将测得值与其标注的衰减量进行比较，算出其衰减精度（一般±10%）。若为可调衰减器，慢慢调节其衰减量，记下P2的变化范围，算出此可调衰减器的衰减范围。7.关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。注：本实验也可选