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光纤通信实验指导书3

光纤通信实验指导书3
光纤通信实验指导书3

光纤通信实验指导书

南昌工程学院通信工程专业

2014年12月

实验一光发射机的仿真验证与设计

实验目的

1.熟悉Optisystem实验环境,练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统。

2.利用Optisystem的优化功能仿真计算光纤通信系统的各项性能参数,并进行分析。

3. 分析LED和LD的谱宽及P/I特性。

实验原理

OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包,它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身,从长距离通讯系统到LANS和MANS都使用。一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器,OptiSystem具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展,而成为一系列广泛使用的工具。

OptiSystem允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析,从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它的广泛应用包括:物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计;CA TV或者TDM∕WDM网络设计;SONET∕SDH的环形设计;传输器、信道、放大器和接收器的设计;色散图设计;不同接受模式下误码率(BER)和系统代价(penalty)的评估;放大的系统BER和连接预算计算。

Optisystem环境是一种为利用元件库组建光纤通信系统,利用优化功能仿真计算系统的各项性能参数,通过数据分析和图形显示来获得最佳的光纤通信系统。Optisystem通过3部分来实现光纤通信系统仿真,即:器件库、光学方案图编辑器、图形演示。

1、器件库

(1) 发射器

发射器件库包括了所有与光信号产生和编码相关的器件,例如半导体激光器、调制器、编码器和比特序列发生器等。半导体激光器由于它在发射器中的重要角色而成为了最重要的发射器部件。使用OptiSystem,用户可以输入测量过的数据来评估速率方程所需的那些参数。

当使用外调制的CW激光器时,对于啁啾和衰减来说,MQW马赫-曾德尔调制器和电吸收调制器的模型是基于测量的,并且能使用户优化偏置和调制电压,从而得到接收器灵敏度的最小退化。对于随即数字发生器,编码器和比特序列产生器允许用户在不同的调制模式和算法之间进行选择

(2) 光纤

光纤是主要的传输通道。对于任意的WDM信号,OptiSystem采用一种非线性色散传播的单模光纤模型,用以说明信号的振幅和相位受影响的现象和效果。在很大的条件范围内,这个模型都可以真实的预测波形的失真、眼图的退化和信号的其它要素。

(3) 接收器

用户可以依据光探测器输入端的混合信号来选择不同的模型。如果噪声用概率密度函数(PSD)来描述,PIN或者APD将采用基于高斯近似的准分析模型来计算噪声的作用。如果噪声是与信号混合在一起,那么使用适当的PFD来描述光电子统计时,这个模型可以增加数字化噪声。电滤波器件的内部库包括实际的、频率相关的参数。在这个库中,用户可以考虑不同滤波器形式来设计接收器。

(4) 网络器件

复用器∕解复用器,上路∕下路,阵列波导光栅,静态和动态开关,循环∕环形元件,交叉连接,·波长转换。

(5) 无源器件

·滤波器,调制器,耦合器,分波器,合波器,环形器,隔离器,偏振器件,光纤光栅。

(6) 光放大器

EDFA和拉曼放大器已经成为光纤网络所需的器件,从WDM网络转发器到CA TV接线放大器,都有着广泛的应用。OptiSystem能使用户选择不同的模型,例如自定义增益和噪声系数的理想放大器,或者是基于测量或者速率方程静态或者动态的解的黑匣子模型。通过利用半导体激光器的多功能特性,可以完成放大和波长转换。

(6) 观察仪

客户可以在任何器件使用观察仪来打开端口数据监视器,并且存取结果。数据监视器可以保存处理过的信号信息,而没有必要预先确定观察仪的类型。因此,一个OSA或WDM 分析仪可以加在相同的监视器上,一旦一个计算完成,就不需要再次运算。

库中可以利用的观察仪包括:·光∕射频频谱分析仪,示波器∕光时域分析仪,眼图分析仪,误码率分析仪,WDM分析仪,功率计。

2、光学方案图编辑器

这个界面可以让用户快速而有效的创建和修改自己的设计。每个OptiSystem方案文件可以包含足够多的设计版本。这些设计版本可以相互独立的被计算和修改,但是来自于不同版本的计算结果可以合并起来进行比较。

3、图形演示

OSA频谱、示波器和眼图,探针和可视化工具列出信号功率、增益、噪声系数和OSNR,图形生成工具可以对任何参数扫描的任意结果进行比较,直观的图形管理器使用户可以画出设计中使用的几乎所用的参数的曲线,·生成的图形组尺寸可变、视角可变换,并将这些视图转变成可以保存和重新使用的结果方案图,将复合图合并成3D图。

实验内容

(1)LED 的谱分布

光源的谱分布情况决定了色散受限光传输系统的性能。LED谱分布是由自发辐射谱决定的,它是典型的高斯形状。在1300-1500nm 区域,LED谱宽范围在50-180nm。

要求学生分析1300nm波长的LED谱宽,项目如图1所示。

具体谱分布及谱宽如图2,3所示, 请学生验证结果并说明原因。

(2)半导体激光器的L(P)/I 曲线

L/I曲线是半导体激光器发射属性的特征,电流大小意味着激光器需要达到一定的功率值。

这里要求在默认阈值电流Ith=33.45mA情况下,画出一个L(P)/I曲线。项目描述如下图所示。

(3)垂直腔面激光器有效性验证

实验报告:

1.按要求完成上述实验内容

2.通过改变激光器的温率,观察光功率和频谱变化情况并说明原因

实验一光接收机的噪声特性分析

实验目的

1.分析PIN接收机的散色噪声和热噪声特性分析。

2. 分析APD接收机的散色噪声和热噪声特性分析。

实验原理

OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包,它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身,从长距离通讯系统到LANS和MANS都使用。一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器,OptiSystem具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展,而成为一系列广泛使用的工具。

OptiSystem允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析,从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它的广泛应用包括:物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计;CA TV或者TDM∕WDM网络设计;SONET∕SDH的环形设计;传输器、信道、放大器和接收器的设计;色散图设计;不同接受模式下误码率(BER)和系统代价(penalty)的评估;放大的系统BER和连接预算计算。

Optisystem环境是一种为利用元件库组建光纤通信系统,利用优化功能仿真计算系统的各项性能参数,通过数据分析和图形显示来获得最佳的光纤通信系统。Optisystem通过3部分来实现光纤通信系统仿真,即:器件库、光学方案图编辑器、图形演示。

1、器件库

(1) 发射器

发射器件库包括了所有与光信号产生和编码相关的器件,例如半导体激光器、调制器、编码器和比特序列发生器等。半导体激光器由于它在发射器中的重要角色而成为了最重要的发射器部件。使用OptiSystem,用户可以输入测量过的数据来评估速率方程所需的那些参数。当使用外调制的CW激光器时,对于啁啾和衰减来说,MQW马赫-曾德尔调制器和电吸收调制器的模型是基于测量的,并且能使用户优化偏置和调制电压,从而得到接收器灵敏度的最小退化。对于随即数字发生器,编码器和比特序列产生器允许用户在不同的调制模式和算

法之间进行选择

(2) 光纤

光纤是主要的传输通道。对于任意的WDM信号,OptiSystem采用一种非线性色散传播的单模光纤模型,用以说明信号的振幅和相位受影响的现象和效果。在很大的条件范围内,这个模型都可以真实的预测波形的失真、眼图的退化和信号的其它要素。

(3) 接收器

用户可以依据光探测器输入端的混合信号来选择不同的模型。如果噪声用概率密度函数(PSD)来描述,PIN或者APD将采用基于高斯近似的准分析模型来计算噪声的作用。如果噪声是与信号混合在一起,那么使用适当的PFD来描述光电子统计时,这个模型可以增加数字化噪声。电滤波器件的内部库包括实际的、频率相关的参数。在这个库中,用户可以考虑不同滤波器形式来设计接收器。

(4) 网络器件

复用器∕解复用器,上路∕下路,阵列波导光栅,静态和动态开关,循环∕环形元件,交叉连接,·波长转换。

(5) 无源器件

·滤波器,调制器,耦合器,分波器,合波器,环形器,隔离器,偏振器件,光纤光栅。

(6) 光放大器

EDFA和拉曼放大器已经成为光纤网络所需的器件,从WDM网络转发器到CA TV接线放大器,都有着广泛的应用。OptiSystem能使用户选择不同的模型,例如自定义增益和噪声系数的理想放大器,或者是基于测量或者速率方程静态或者动态的解的黑匣子模型。通过利用半导体激光器的多功能特性,可以完成放大和波长转换。

(6) 观察仪

客户可以在任何器件使用观察仪来打开端口数据监视器,并且存取结果。数据监视器可以保存处理过的信号信息,而没有必要预先确定观察仪的类型。因此,一个OSA或WDM 分析仪可以加在相同的监视器上,一旦一个计算完成,就不需要再次运算。

库中可以利用的观察仪包括:·光∕射频频谱分析仪,示波器∕光时域分析仪,眼图分析仪,误码率分析仪,WDM分析仪,功率计。

2、光学方案图编辑器

这个界面可以让用户快速而有效的创建和修改自己的设计。每个OptiSystem方案文件可以包含足够多的设计版本。这些设计版本可以相互独立的被计算和修改,但是来自于不同

版本的计算结果可以合并起来进行比较。

3、图形演示

OSA频谱、示波器和眼图,探针和可视化工具列出信号功率、增益、噪声系数和OSNR,图形生成工具可以对任何参数扫描的任意结果进行比较,直观的图形管理器使用户可以画出设计中使用的几乎所用的参数的曲线,·生成的图形组尺寸可变、视角可变换,并将这些视图转变成可以保存和重新使用的结果方案图,将复合图合并成3D图。

实验内容

(1)PIN接收机的噪声性能分析

在光电接收机中有两种基本的噪声机制,散粒噪声和的热噪声。

在PIN光电接收机中散粒噪声和热噪声造成信号退化,低通滤波器的截止频率和比特速率相同。

上面系统是没有热噪声的光电检测器,输出端产生的噪声主要是散粒噪声。在图2中,这散粒噪声与信号幅度是相互独立的。

在项目中下面系统是含散粒噪声的光电检测器,输出产生的噪声仅是热噪声。在图3中,这热噪声是与信息幅度是相关的。

(2)APD接收机的噪声性能分析

对于相同的入射光功率,雪崩光电接收器通常提供一个高信噪比。

如果我们增加乘子,在这情况下,热噪声将退化系统性能,因此,就需要找到优化APD 增益。如果运行相同的仿真并且变化乘子的值,将会看到Q因子的变化,如图4所示。

实验报告:

1.按要求完成上述实验内容。

2.分析和总结PIN和APD光电检测器的噪声特性。

实验三、OptiSystem用于EDFA设计

实验目的

1.熟悉Optisystem实验环境,练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统。

2.利用Optisystem的优化功能仿真计算光纤通信系统的各项性能参数,并进行分析。

3. 分析EDFA的优化方法。

实验原理

OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包,它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身,从长距离通讯系统到LANS和MANS都使用。一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器,OptiSystem具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展,而成为一系列广泛使用的工具。

OptiSystem允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析,从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它的广泛应用包括:物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计;CA TV或者TDM∕WDM网络设计;SONET∕SDH的环形设计;传输器、信道、放大器和接收器的设计;色散图设计;不同接受模式下误码率(BER)和系统代价(penalty)的评估;放大的系统BER和连接预算计算。

Optisystem环境是一种为利用元件库组建光纤通信系统,利用优化功能仿真计算系统的各项性能参数,通过数据分析和图形显示来获得最佳的光纤通信系统。Optisystem通过3部分来实现光纤通信系统仿真,即:器件库、光学方案图编辑器、图形演示。

1、器件库

(1) 发射器

发射器件库包括了所有与光信号产生和编码相关的器件,例如半导体激光器、调制器、编码器和比特序列发生器等。半导体激光器由于它在发射器中的重要角色而成为了最重要的发射器部件。使用OptiSystem,用户可以输入测量过的数据来评估速率方程所需的那些参数。当使用外调制的CW激光器时,对于啁啾和衰减来说,MQW马赫-曾德尔调制器和电吸收调制器的模型是基于测量的,并且能使用户优化偏置和调制电压,从而得到接收器灵敏度的

最小退化。对于随即数字发生器,编码器和比特序列产生器允许用户在不同的调制模式和算法之间进行选择

(2) 光纤

光纤是主要的传输通道。对于任意的WDM信号,OptiSystem采用一种非线性色散传播的单模光纤模型,用以说明信号的振幅和相位受影响的现象和效果。在很大的条件范围内,这个模型都可以真实的预测波形的失真、眼图的退化和信号的其它要素。

(3) 接收器

用户可以依据光探测器输入端的混合信号来选择不同的模型。如果噪声用概率密度函数(PSD)来描述,PIN或者APD将采用基于高斯近似的准分析模型来计算噪声的作用。如果噪声是与信号混合在一起,那么使用适当的PFD来描述光电子统计时,这个模型可以增加数字化噪声。电滤波器件的内部库包括实际的、频率相关的参数。在这个库中,用户可以考虑不同滤波器形式来设计接收器。

(4) 网络器件

复用器∕解复用器,上路∕下路,阵列波导光栅,静态和动态开关,循环∕环形元件,交叉连接,·波长转换。

(5) 无源器件

·滤波器,调制器,耦合器,分波器,合波器,环形器,隔离器,偏振器件,光纤光栅。

(6) 光放大器

EDFA和拉曼放大器已经成为光纤网络所需的器件,从WDM网络转发器到CA TV接线放大器,都有着广泛的应用。OptiSystem能使用户选择不同的模型,例如自定义增益和噪声系数的理想放大器,或者是基于测量或者速率方程静态或者动态的解的黑匣子模型。通过利用半导体激光器的多功能特性,可以完成放大和波长转换。

(6) 观察仪

客户可以在任何器件使用观察仪来打开端口数据监视器,并且存取结果。数据监视器可以保存处理过的信号信息,而没有必要预先确定观察仪的类型。因此,一个OSA或WDM 分析仪可以加在相同的监视器上,一旦一个计算完成,就不需要再次运算。

库中可以利用的观察仪包括:·光∕射频频谱分析仪,示波器∕光时域分析仪,眼图分析仪,误码率分析仪,WDM分析仪,功率计。

2、光学方案图编辑器

这个界面可以让用户快速而有效的创建和修改自己的设计。每个OptiSystem方案文件

光纤数字传输系统性能测试

1前言 本实验指导书为 《数字传输技术 (A)《光纤通信系统》 》 《光纤通信测量技术》 《光同步传输技术》课程的实验用书,其有关内容也可以配合《数字传输技术(A)《光纤通信系统》 》 《光纤通信测量技术》 《光同步传输技术》等课程教材使 用。 本实验指导书用于光纤数字传输系统性能测试和光纤传输网络的设备与网 络管理操作几方面的必做实验,主要是光纤数字线路系统传输性能测试、SDH 设备认识和 SDH 网络管理系统及操作。其中光纤数字线路系统传输性能测试是最基本的实验项目。 光纤数字线路系统包括光端机、光中继机和光纤线路等,其性能参数包括设 备和系统光接口参数和电接口传输性能,光接口参数主要是光设备光接口参数、光通道(光纤线路)传输特性,电接口传输性能主要包括误码性能、定时性能和可用性等,需要测试的项目较多,涉及多种测试仪表和测试方法。本指导书重点介绍光纤线路接续和接续损耗的监测、光纤衰减测试实验、光接口参数测试和光纤数字传输系统的传输性能测试实验。 选做实验的指导书另行编写。 目录 1实验一光纤接续和监测 2实验二光纤衰减测试 3实验三光接口参数测试 5实验四电接口传输性能测试 10实验五 SDH 设备认识 17实验六 SDH 网络管理系统及操作 19 3 实验一

光纤的接续和监测 一.试验目的 掌握光纤接续原理 掌握光纤接续损耗的测试原理 学习使用熔接机和了解光纤接续过程 二.试验原理 光纤接续的常用方法有热熔法和冷接法等,热熔法的主要步骤如下:连接光 纤端面的制备,端面的定位和对准,熔接。 光纤接续损耗 As 的定义为 As = ?10 lg 式中 pr pt (dB) pt 为发射光纤发出的光功率,W pr 为接收光纤接收的光功率,W 监测光纤接续损耗的方法有多种,如:光时域反射计(OTDR)监测和四功率法测 试等,目前都采用光时域反射计监测法,其测试系统原理土如图 1.1 所示。 OTDR 发射光纤 接收光纤 图 1.1 光纤接续损耗的监测 测试时 OTDR 发出测试光脉冲,并测得连接光纤的背向色散曲线如图 1.2 所示,根据所得曲线设置五个测试点(即采用五点法)即得到接续损耗值。 三.试验仪器和设备 A 1.TYPE35SE 光纤熔接机, 1 台 2.光时域反射计, 3.光纤, 四.测试步骤

光纤通信实验报告

计算机与信息技术学院实验报告 专业:通信工程 年级/班级:2009级 2011—2012学年第一学期 课程名称 光纤通信 指导教师 李新源 本组成员 学号姓名 XXXXXX 实验地点 计算机楼501 实验时间 2012年4月6 日 项目名称 自动光功率控制电路 实验类型 硬件实验 一、 实验目的 1.掌握自动功率控制电路的工作原理 二、实验内容: 1.学习自动功率控制电路的工作原理 2.测量相关特征测试点的参数 三、实验仪器: 1.示波器。 2.光纤通信实验系统。 3.光功率计。 4.万用表。 5.FC/PC 型光纤跳线2根。 四、实验原理: 激光器输出光功率与温度和老化效应密切相关。保持激光器输出光功率稳定,可以用光反馈来自动调整偏置电流,电路如下图所示: 1 A 3 A 2 A B I

首先,PIN管监测背向光功率,经检出的光电流由A1放大,送入比较器A3的反向输入端,输入的数字信号和直流参考信号经A2比较放大,接到的A3同相输入端。A3和VT3组成恒流源,给激光器加上偏置电流IB的大小,其中信号参考电压是防止控制电路在无输入信号或长连“0”时,使偏流自动上升。这种电路在10°C~50°C温度范围内功率不稳定度ΔP/P可小于5%。 五、实验步骤: 1.关闭系统电源。按以下方式用连信号连接导线连接: 数字信号模块(数字信号输出一)P300—P100 1310数字光发模块 (数字光发信号输 入) 2.用光纤跳线连接1310nm光发模块和光功率计。 3.将1310nm光发模块的J100,两位都调到ON状态。 4.将1310nm光发模块的J101设置为“数字”。 5.打开系统电源,将数字信源模块第一路的拨码开关U311全拨到OFF状态。这时输入到1310nm数字光发模块的信号始终为“1”。 6.用万用表测量R124两端的电压。测量方法:先将万用表打到20V直流电 压档。然后,将红表笔插入1310nm数字发光模块的台阶插座TP101黑表笔插入TP102。读出万用表的读数U1,代入公式I1= U1/ R124(R124=51Ω)可得此时 自动光功率控制所补偿的电流。观察此时光功率计的读数P1。然后,将1310nm 的拨码开关的右边一位拨到OFF状态,记下光功率计的读数P2。 7.调整手调电位器RP100改变光功率的大小,再重复实验步骤5,将测的实 验数据填入下表。 8.关闭系统电源,拆除实验导线。将各实验仪器摆放整齐。 六、实验结果和心得: 1 2 3 4 5 6 7 16.31dB 16.17dB 11.90dB 7.62dB 6.62dB 4.59dB 3.40dB 37.31dB 25.58dB 11.88dB 7.62dB 6.63dB 4.59dB 3.42dB 3.14mA 5.88mA 8.43mA 12.75mA 1 4.51mA 19.80mA 24.12mA

光通信实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除 光通信实验报告 篇一:光通信实验报告 信息与通信工程学院 光纤通信实验报告 班姓学 级:名:号: 班内序号:17 日 期:20XX年5月 一、oTDR的使用与测量 1、实验原理 oTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成。oTDR就测量回到oTDR端口的一部分散射光。这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减(损耗/距离)程度。形成的轨迹是一条向下的曲线,它说明了背向散射的功率不断减小,这是由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信

号都有所损耗。 给定了光纤参数后,瑞利散射的功率就可以标明出来,如果波长已知,它就与信号的脉冲宽度成比例:脉冲宽度越长,背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关,波长较短则功率较强。也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。 在高波长区(超过1500nm),瑞利散射会持续减小,但另外一个叫红外线衰减(或吸收)的现象会出现,增加并导致了全部衰减值的增大。因此,1550nm是最低的衰减波长;这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长。很自然,这些现象也会影响到oTDR。作为1550nm波长的oTDR,它也具有低的衰减性能,因此可以进行长距离的测试。而作为高衰减的1310nm或1625nm波长,oTDR的测试距离就必然受到限制,因为测试设备需要在oTDR轨迹中测出一个尖锋,而且这个尖锋的尾端会快速地落入到噪音中。 菲涅尔反射是离散的反射,它是由整条光纤中的个别点而引起的,这些点是由造成反向系数改变的因素组成,例如玻璃与空气的间隙。在这些点上,会有很强的背向散射光被反射回来。因此,oTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点,光纤终端或断点。 oTDR的工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一

光纤通信实验材料

实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 1、学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理 2、了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系 3、掌握半导体激光器P(平均发送光功率)-I(注入电流)曲线的测试方法 二、实验内容 1、测量半导体激光器输出功率和注入电流,并画出P-I关系曲线 2、根据P-I特性曲线,找出半导体激光器阈值电流,计算半导体激光器斜率效率 三、实验仪器 1、ZY12OFCom23BH1型光纤通信原理实验箱1台 2、FC接口光功率计1台 3、FC-FC单模光跳线 1根 4、万用表1台 5、连接导线 20根 四、实验原理 光源是把电信号变成光信号的器件,在光纤通信中占有重要的地位。性能好、寿命长、使用方便的光源是保证光纤通信可靠工作的关键。 光纤通信对光源的基本要求有如下几个方面:首先,光源发光的峰值波长应在光纤的低损耗窗口之内,要求材料色散较小。其次,光源输出功率必须足够大,入纤功率一般应在10微瓦到数毫瓦之间。第三,光源应具有高度可靠性,工作寿命至少在10万小时以上才能满足光纤通信工程的需要。第四,光源的输出光谱不能太宽以利于传输高速脉冲。第五,光源应便于调制,调制速率应能适应系统的要求。第六,电—光转换效率不应太低,否则会导致器件严重发热和缩短寿命。第七,光源应该省电,光源的体积、重量不应太大。 作为光源,可以采用半导体激光二极管(LD,又称半导体激光器)、半导体发光二极管(LED)、固体激光器和气体激光器等。但是对于光纤通信工程来说,除了少数测试设备与工程仪表之外,几乎无例外地采用半导体激光器和半导体发光二极管。 本实验简要地介绍半导体激光器,若需详细了解发光原理,请参看各教材。 半导体激光二极管(LD)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。处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子,而跃迁到低能级E1,这个过程称为光的受激辐射,所谓一模一样,是指发射光子和感应光子不仅频率相同,而且相位、偏振方向和传播方向都相同,它和感应光子是相干的。由于受激辐射与自发辐射的本质不同,导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW)辐射,而且输出光发散角窄(垂直发散角为30~50°,水平发散角为0~30°),与单模光纤的耦合效率高(约30%~50%),辐射光谱线窄(Δλ=0.1~1.0nm),适用于高比特工作,载流子复合寿命短,能进行高速信号(>20GHz)直接调制,非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 半导体激光器的特性,主要包括阈值电流Ith、输出功率P0、微分转换效率η、峰值波长λp、光束发散角、脉冲响应时间t r、t f等。除上述特性参数之外,有时也把半导体激光器的工作电压、工作温度等列入特性参数。

光纤通信技术实验指导书

光纤通信技术实验 指导书

光纤通信实验指导书 编写人:王慧敏 审核人:朱东弼 延边大学工学院电子信息通信学科 目录

一、基础实验部分 实验一模拟信号光纤传输实验 (1) 实验二数字信号光纤传输实验 (3) 实验三电话光纤传输系统实验 (5) 实验四图像光纤传输系统实验 (7) 实验五数字光纤通信系统接口码型变换实验 (9) 二、选做实验部分 实验六数字光纤通信系统线路编译码实验 (11) 实验七计算机数据光纤传输系统实验 (14) 三、创新实验部分 实验八数字光纤通信系统综合实验 (16)

实验一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、实验仪器及材料 1.光纤通信原理实验箱一台 2. 示波器一台 三、预习要求 预习模拟光纤通信系统工作原理 四、实验内容 实验原理 根据系统传输信号不同,光纤通信系统可分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。由于发光二极管和半导体激光器的输出光功率(对激光器来说,是指阈值电流以上线性部分)基本上与注入电流成正比,而且电流的变化转换为光频调制也呈线性,因此能够直接调制对于半导体激光器和发光二极管来说具有简单、经济和容易实现等优点。进行发光二极管及半导体激光器调制时采用的就是直接调制。

从调制信号的形式来看,光调制可分为模拟信号调制和数字 信号调制。模拟信号调制直接用连续的模拟信号(如话音、模拟图像信号等)对光源进行调制。图1-1就是对发光二极管进行模拟调制的原理图。 连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上,适当地选择直流偏置电流的大小,能够减小光信号的非线性失真。电路实现上,LED 的模拟信号调制较为简单,利用其P-I 的线性关系,能够直接利用电流放大电路进行调制,一般来说,半导体激光器很少用于模拟信号的直接调制,半导体激光器模拟调制要求光源线性度很高。而且要求提高光接收机的信噪比比较高。与发光二极管相比,半导体激光器的V-I 线性区较小,直接进行模拟调制难度加大。 本实验经过完成各种不同模拟信号的LED 光纤传输(如正弦波,三角波,外输入音乐信号),了解模拟信号的调制过程及调 I P 图1-1 发光二极管模拟调制原理图

光纤通信实验报告2012301200003

武汉大学电工电子信息学院实验报告 电子信息学院通信工程专业2015年 9 月17日 实验名称光纤通信的光传输指导教师易本顺 姓名徐佑宇年级2012级学号2012301200003成绩 一、预习部分 1.实验目的 2.实验基本原理 3.主要仪器设备(含必要的元器件、工具) 一、实验目的 1、通过光传输系统课程设计使学生熟悉常见的几种传输网络的特点及应用场 合; 2、了解ZXMP S325的具体硬件结构,加深对于光传输的理解; 3、掌握 ZXMP S325 的组网过程以及网管工具的使用,培养学生在传输组网工 程方面的实际应用技能。 二、实验设备 1、SDH设备:ZXMP S325; 2、实验用维护终端 三、实验原理 SDH技术是目前通信网络的主流技术,它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务,能够满足带宽数据及图像视频等多业务的传输需求,自愈功能强。 1、光传输原理及优势 SDH 全称同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy), SDH 规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型特性,提供了一个国际支持框架,在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。这种传输网易于扩展,适于新电信业务的开展,并且使不同厂家生产的设备互通成为可能,这正是网络建设者长期以来追求的目标。 其优势主要体现在以下几个方面: (1)接口方面 ·电接口:STM-1是SDH的第一个等级,又叫基本传输模块,比特率为155.520Mb/s,STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块,比特率是STM-1的N倍(N=4n=1,4,16...)·光接口:仅对电信号扰码,光口信号码型是加扰的NRZ码,采用世界统一的7级扰码。 (2)复用方式 低速SDH信号以字节间插方式复用进高速SDH帧结构中,位置均匀、有规律,是可预见的

光纤通信系统实验指导书

光纤通信系统实验指导书 光纤通信系统实验指导书 桂林电子科技大学信息科技学院 二零零九年三月 目录 实验一数字光纤传输测试系统实验 (2) 实验二SDH点对点组网2M配置实验 (9)

实验三SDH 链型组网配置实验 (17) 实验四SDH 环形组网配置实验 (27) 实验一数字光纤传输测试系统实验 概述 光纤通信是利用光波作为载波,以光纤作为传输媒质实现信息传输,是一种最新的通信技术。 光纤是光导纤维的简称。光纤通信是以光波为载频,以光导纤维为传输媒质

的一种通信方式。光纤通信使用的波长在近红外区,即波长800~1800nm,可分为短波长波段(850nm)和长波长波段(1310nm和1550nm),这是目前所采用的三个通信窗口。 通信发展过程是以不断提高载频频率来扩大通信容量,光是一种频率极高的电磁波(3×1014HZ),因此用光作载波进行通信容量极大,是过去通信方式的千百倍,具有极大的吸引力,是通信发展的必然方向。 光纤通信有许多优点:首先它有极宽的频带。目前我国已完成了10Gbps的光纤通信系统,这意味着在125um的光纤中可以传输大约11万路电话。其次,光纤的传输损耗很小,传统的同轴电缆损耗约在5dB/Km以上,站间距离不足10Km;而工作在1.55um的光纤最低已达到0.2dB/Km的损耗,站间无中继传输可达100Km以上。另外,光纤通信还具有抗电磁干扰、抗腐蚀、抗辐射等特点,它 。 在地球上有取之不尽,用之不竭的光纤原材料—SiO 2 光纤通信可用于市话中继线,长途干线通信,高质量彩色电视传输,交通监控指挥,光纤局域网,有线电视网和共用天线(CATV)系统。 波分复用技术(WDM)的出现,使光纤传输技术向更高的领域发展,实现信息宽带、高速传输。 光纤通信将会在光同步数字体系(SDH)、相干光通信、光纤宽带综合业务数字网(B—ISDN)、用户光纤网、ATM及全光通信有进一步发展。 光纤通信系统主要由三部分组成:光发射机、传输光纤和光接收机。其电/光和光/电变换的基本方式是直接强度调制和直接检波。实现过程如下:输入电信号既可以是模拟信号(如视频信号、电话语音信号、正弦波或三角波信号),也可以是数字信号(如计算机数据、PCM编码信号、数字信号源信号);调制器将输入的电信号转换成适合驱动光源器件的电流信号并用来驱动光源器件,对光源器件进行直接强度调制,完成电/光变换的功能;光源 输出的光信号直接耦合到传输光纤中,经一定长度的光纤传输后送达接收端;在接收端,光电检测器对输入的光信号进行直接检波,将光信号转换成相应的电信号,再经过放大恢复等电信号处理过程,以弥补线路传输过程中带来的信号损伤(如损耗、波形畸变),最后输出和原始输入信号相一致的电信号,从而完成整个传送过程。 根据所使用的光波长、传输信号形式、传输光纤类型和光接收方式的不同,光纤通信系统可分成:

光纤通信实验指导书

目录 系统简介 (2) 实验部分 实验一数字信源及其光纤传输实验 (5) 实验二 HDB3编译码及其光纤传输实验 (11) 实验三 CMI编译码及其光纤传输实验 (20) 实验四光发送模块实验 (28) 实验五光接收模块实验 (35) 实验六数字信号电—光、光—电转换传输实验 (39) 1)方波信号和NRZ码传输; 2)CMI码传输; 3)HDB3码传输; 实验七波分复用(WDM)光纤通信系统实验 (43) EL-GT-IV光纤通信教学实验系统简介 光纤通信教学实验系统是为了配合《光纤通信系统》的理论教学而设计的实验装置,在这套系统上除了完成理论验证实验外,还可实现各种开发性实验,并可配合CPLD进行各模块的二次性开发。此外本实验箱,可扩展实验模块,实现通信原理的实验。 一、结构简介 光纤通信教学实验系统结构框图如下: 1310光纤收发模块1550光纤收发模块

主要由以下功能模块组成: 1.数字信号源单元: 此单元产生码速率为170.5K的单极性不归零码(NRZ),数字信号帧长为24位,其中包括两路数字信息,每路8位,另外8位中的7位为集中插入帧同步码。通过拨码开关,可以很方便地改变要传送的码信息并由发光二极管显示出来。 2.AMI(HDB3)编译码单元: 此单元将数字信号源单元产生的NRZ码进行编码,通过专用芯片转换成HDB3码或AMI码通过切换开关切换,然后将编码后的信号又经过译码单元还原成NRZ码。 3.电话接口单元 此单元有两路独立的电话输入接口、输出接口,通过专用电话接口芯片实现语音的全双工通信。自带馈电电源。 4.PCM&CMI编译码单元; 此单元采用CPLD来实现PCM&CMI编译码电路,可同时完成两路信号的编译码工作。PCM模块可以实现传输两路语音信号,采用TP3057编译器。 5.可调信号源单元: 此单元包括两路频率800HZ—2KHZ可调的方波、正弦波、三角波。 6.串行RS232接口单元: 此单元配有RS232接口及信号端口TX和RX,可实现自发自收通信实验,两台计算机间的全双工光纤通信实验。 7.1310波长光发送单元: PHLC-1310nmFP同轴激光二极管。 8.1550波长光发送单元: PHLC-1310nmFP同轴激光二极管。 9.1310波长光接受单元: 10.1550波长光接受单元: 主要完成光电信号的转换,小信号的检测与信号的恢复放大等功能。它主要有光检测模块、滤波放大模块组成。光检测模块采用PHPC-IS01-PFC,是PHOTRON公司的高性能光检测器件,输出可从DC到1GHZ。 11.数字时分复用光纤传输实验

光纤通信实验报告汇总

南京工程学院 通信工程学院 实验报告 课程名称光纤通信_________ 实验项目名称光纤通信实验_______ 实验学生班级通信(卓越)131_____ 实验学生姓名吴振飞_____ _____ 实验学生学号 208130429_________ 实验时间2016.6.15___ 实验地点信息楼C413_______ 实验成绩评定 ______________________ 指导教师签字 ______________________ 2016年 6月 19日

目录 实验一半导体激光器P-I特性测试实验 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验仪器 (1) 三、实验原理 (1) 四、实验内容 (2) 五、实验步骤 (2) 六、注意事项 (2) 七、思考题 (3) 实验二光电探测器特性测试实验 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验内容 (4) 五、实验步骤 (4) 六、注意事项 (4) 实验三电话光纤传输系统实验 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验内容 (5) 三、预备知识 (5) 四、实验仪器 (5) 五、实验原理 (5) 六、注意事项 (6) 七、实验步骤 (6) 九、思考题 (6)

实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理;了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系;掌握半导体激光器 P(平均发送光功率) -I(注入电流) 曲线的测试方法。 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、万用表(自带) 1 台 5、连接导线 20 根 三、实验原理 半导体激光二极管(LD) 或简称半导体激光器,它通过受激辐射发光,(处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子,而跃迁到低能级E1,这个过程称为光的受激辐射,所谓一模一样,是指发射光子和感应光子不仅频率相同,而且相位、偏振方向和传播方向都相同,它和感应光子是相干的。) 是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同,导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW) 辐射,而且输出光发散角窄(垂直发散角为 30~50°,水平发散角为 0~30° ),与单模光纤的耦合效率高(约 30%~50%),辐射光谱线窄(Δλ =0.1~1.0nm),适用于高比特工作,载流子复合寿命短,能进行高速信号(>20GHz) 直接调制,非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 对于线性度良好的半导体激光器,其输出功率可以表示为ηω (1-1) Pe=)(2thDIIq ?η其中intintaaamirmirD+=ηη,这里的量子效率ηint,表征注入电子通过受激辐射转化为光子的比例。在高于阈值区域,大多数半导体激光器的ηint接近于 1。 1-1 式表明,激光输出功率决定于内量子效率和光腔损耗,并随着电流而增大,当注入电流I>Ith时,输出功率与I成线性关系。其增大的速率即P-I曲线的斜率,称为斜率效率 dPη2DeqdIηω= (1-2) P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时,应选阈值电流Ith尽可能小, Ith对应P值小,而且没有扭折点的半导体激光器,这样的激光器工作电流小,工作稳定性高,而且不易产生光信号失真。并且要求P-I曲线的斜率适当。斜率太小,则要求驱动信号太大,给驱动电路带来麻烦; 斜率太大,则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点,微小的电流变化会导致光功率输出变化,是光纤通信中最重要的一种光源,半导体激光器可以看作为一种光学振荡器,要形成光的振荡,就必须要有光放大机制,也即激活介质处于粒子数反转分布,而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件,也即阈值电流Ith,当输入电流小于Ith时,其输出光为非相干的荧光,类似于LED发出的光,当电流大于Ith

光纤通信实验报告

OptiSystem实验 一、OptiSystem简介 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包,它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身,从长距离通讯系统到LANS 和MANS都适用。OptiSystem有一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器,并具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展,从而成为一系列广泛使用的工具。全面的图形用户界面提供光子器件设计、器件模型和演示。丰富的有源和无源器件库,包括实际的、波长相关的参数。参数扫描和优化允许用户研究特定的器件技术参数对系统性能的影响。OptiSystem满足了急速发展的光子市场对于一个强有力而易于使用的光系统设计工具的需求,深受系统设计者、光通信工程师、研究人员的青睐。 OptiSystem软件允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析,从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它可广泛应用下列场合: 1.物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计; 2.CATV或者TDM?WDM网络设计; 3.SONET?SDH的环形设计; 4.传输装置、信道、放大器和接收器的设计; 5.色散图设计; 6.不同接受模式下误码率(BER)和系统代价(Penalty)的评估; 7.放大系统的BER和连接预算计算。 实验1 OptiSystem快速入门:以“激光外调制”为例 一、实验目的 1、掌握软件的简单操作 2、了解软件的元件库 3、掌握建立新的project(新的工作界面) 4、掌握搭建系统:将元件从元件库中拖入project、连线、搭建系统 5、掌握设置参数 6、掌握软件的运行、观察结果、导出数据 二、实验过程 1.建立一个新文件。(File>New) 2.将光学器件从数据库里拖入主窗口进行布局. 3.光标移至有锁链图标出现时,进行连线。(如图1所示) 4.设置连续波激光器参数。 (1)点击frequency>mode, 出现下拉菜单,选中script。 (2)在value中输入数据并作评估。 (3)点击单位,选择“THZ”,点击OK 回主窗口。(如图2所示)

毕业设计100光纤通信+课程设计报告

课程设计报告 课程名称光纤通信 课题名称通信系统综合实验 一、设计内容与设计要求 1、设计内容 1)多路数据+多路电话光纤综合传输系统的实现 2)多路数据+多计算机+单路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实现3)*多路计算机+双路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实现 2、设计目的 掌握变速率时分复用的原理、实现方法; 学习并掌握计算机RS232通信技术; 掌握时分复用技术和波分复用技术的灵活搭配使用; 实现数字和语音同时通信。 3、实验仪器与设备 1.光纤通信实验系统2台。 2.示波器1台。 3.波分复用器2个。 4.电话2部。 I

5.FC/FC光纤跳线2根。 6.计算机若干台串口通信电缆若干根。 7.1310nm/1550nm波长波分复用器2个。 8.摄像头1个。 9.监视器1个(或用电话代替)。 4、设计原理 《多路数据+多路电话光纤综合传输系统》综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、PCM编译码、波分复用等几个子系统,具体的实验原理可以参看《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十一、实验二十四、实验二十五、实验二十的方法; 《多路数据+多计算机+单路图像图像/语音全双工光纤综合传输系统》拟实现模拟图像、数据在同一光纤中传输。即在光纤中同时传输数字数据和模拟信号。一种解决方案综合了《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十六、实验二十七、实验十六的知识; 《多路计算机+双路图像/语音全双工光纤综合传输系统》综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、变速率时分复用、解变速率时分复用、位时钟提取(数字锁相环DPLL)原理及实现五个实验,具体的实验原理可以参看《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十一、实验二十三、实验二十四、实验二十五、实验二十六、实验二十七。 5、设计要求 掌握结构化系统设计的主体思想,以自下而上逐步完善的方法实现指定的通信系统功能,并按要求测试相关参数、波形等实验数据,以积累一些典型的通信子系统的功能、性能、参数等知识以及系统集成的知识。 (1)在规定的时间内以小组为单位完成相关的系统功能实现、数据测试和记录并进行适当的分析。 (2)按本任务书的要求,编写《课程设计报告》(Word文档格式)。并用A4纸打印并装订; II

光纤通信原理与技术实验指导书

光纤通信原理与技术实验指导书实验一模拟(音频)信号的调制、传输和解调 实验目的和要求 1、光纤端面的处理和夹持; 2、了解模拟信号的光纤调制方法; 3、学会已调信号的解调技术; 4、观看已调波和调制波的波形; 5、光纤折射率的时刻法求解。 实验装置和仪器: GX1000光纤实验仪;半导体激光器;激光功率计;光纤刀;光学实验导轨;光纤调整架;光纤;示波器;音频信号发生器(或收音机)。 实验原理: 激光器的输出特性(I—P)特性 激光器的光输出特性(P—J特性)是表示注入电流与激光器输出功率之间的关系曲线。如图1所示。当注入电流增加时.由于自发辐射量增加,输出功率也会增加,但增加得较慢。当光辐射量超过PN结中的吸取损耗,增益超过损耗时,激光器就开始振荡,因此光输出功率随注入电流的增加而急剧增加。 图1

光的调制 将调制信号加在激光器上,操纵激光器的电流,则激光器的输出功率随调制信号而改变。如图2所示。 光通信系统 图3是典型的光纤通信系统。电信号加在激光器的偏置电路上,操纵激光器的注如 电流,从而使激光器的输出光功率随外加信号变化,达到对输出光进行调制.经调制的光由光纤(光纤通信)或空间(空间光通信)传输到光电探测器,探测器将光信号转变为电信号,后续电路检波解调复原所加的电信号。 图2 图3 图4

实验内容及步骤: (一)光纤端面的处理 1、用光纤剥皮钳剥去光纤两端的涂覆层,长度约10mm。如图5 在5mm出用光纤刀刻划一下。用力不要太大,以不使光纤断裂为限。 在刻划处轻轻弯曲纤芯,使之断裂。处理过的光纤端面不应再被触摸,以免损坏和污染。 将光纤的一端小心放入光纤夹中,伸出长约10mm,用簧片压住,放入三维光纤架中,用锁紧螺钉锁住。 将光纤的另一端放入光纤座上的刻槽中,伸出约10mm ,用磁吸压住。 光纤的耦合 将实验仪置于直流挡。 调整激光的工作电流,使激光不太明亮,用一张白纸在激光器前后移动,确定激光焦点的位置。 通过移动三维光纤调整架和调整Z轴旋钮,使光纤端面尽量靠近焦点。 将激光器工作电流调到最大,通过认真调整三维光纤调整架上的X轴、Y轴、Z轴旋钮和激光器调整架上的水平、垂直旋钮,使激光照亮光纤端面并耦合进光纤。观测光纤输出光强的变化,反复调整各旋钮,直到光纤输出功率达最大为止。记下最大功率值Pf。测量5次,取平均值。

光纤通信实验报告

光纤通信实验报告 班级:14050Z01 姓名:李傲 学号:1405024239

实验一光发射机的设计 一般光发送机由以下三个部分组成: 1)光源(Optical Source):一般为LED和LD。 2)脉冲驱动电路(Electrical Pulse Generator):提供数字量或模拟量的电信号。 3)光调制器(Optical Modulator):将电信号(数字或模拟量)“加载”到光波上。以 光源和调制器的关系来看,分为光源的内调制(图1.1)和光源的外调制(图1.2)。 采用外调制器,让调制信息加到光源的直流输出上,可获得更好的调制特性、更好的调制速率。目前常采用的外调制方法为晶体的电光、声光及磁光效应。图1.2的结构中,光源为频率193.1Thz 的激光二极管,同时我们使用一个Pseudo-Random Bit Sequence Generator模拟所需的数字信号序列,经过一个NRZ脉冲发生器(None-Return-to-Zero Generator)转换为所需要的电脉冲信号,该信号通过一个Mach-Zehnder调制器,通过电光效应加载到光波上,成为最后入纤所需的载有“信息”的光信号。 图1.1内调制光发射机图1.2外调制光发射机 对于直接强度调制状态下的单纵模激光器,其载流子浓度的变化是随注入电流的变化而变化。这样使有源区的折射率指数发生变化,从而导致激光器谐振腔的光通路长度相应变化,结果致使振荡波长随时间偏移,导致所谓的啁啾现象。啁啾是高速光通讯系统中一个十分重要的物理量,因为它对整个系统的传输距离和传输质量都有关键的影响。 内容:铌酸锂(LiNbO3)型Mach-Zehnder调制器中的啁啾(Chirp)分析 1设计目的 对铌酸锂Mach-Zehnder调制器中的外加电压和调制器输出信号啁啾量的关系进行模拟和分析,从而决定具体应用中MZ调制器的外置偏压的分布和大小。 2设计布局图 外调制器由于激光光源处于窄带稳频模式,可以降低或者消除系统的啁啾量。典型的外调制器是由铌酸锂(LiNO3)晶体构成。本设计中,通过对该晶体外加电压的分析调整而最终减少该光发送机中的啁啾量,其模型的设计布局图如图1.3所示。

光纤通信实验指导书(新格式)(精)

《—光纤通信原理—》 实验指导书 刘伟群编写 适用专业:计算机网络 计算机应用 湖南人文科技学院计算机科学技术系 2008年9 月 前言 光纤通信是大容量信息传输的主要手段,光纤通信技术是信息产业的主要支柱技术之一,光纤网络已经遍布全球。为了满足社会对人才的需求,各大学的许多专业(如电子与通信工程、光电子技术、电子信息工程和计算机应用等纷纷开设了有关光纤通信技术的专业理论课程,以培养这方面的专业人才。由于光纤通信是一门实验性很强的技术,除了课堂理论学习外,还需要实验性环节与之配合,否则学习效果会受到很大的影响。由于种种原因,光纤实验课程的开设很困难,许多学校只停留在课堂的理论教学。为了克服这些不足,我们经过多年的研究,研制成功了这个光纤通信实验平台,多次获军内外教学成果奖,现已广泛用于我们和兄弟院校的教学,取得了良好的教学效果,为光纤通信实验课程的开设提供了一种全新的实验教学模式。 该实验平台可置于一个便携式的实验箱内,配合常用的电子信号源、示波器和常用的光纤通信仪表就可以开设光纤通信系统原理的相关实验。其突出的优点为: 1、平台紧扣光纤通信系统的知识点,实验内容丰富,波形测试点多。 2、采用了模块化设计思想和数字化、软件化的实现手段,性能稳定可靠。 3、具有友好的人机界面,操作维护方便。

4、具有专业的指导老师进行实验箱的培训和实验课的指导。 5、具有配套的实验教材和光盘,由人民邮电等出版社正式出版。 由于实验课的开设与理论课相比,存在的问题较多,加上我们的经验和水平有限,肯定存在许多不足,欢迎与我们交流共同开设好实验课,让学生满意。 2008.6 目录 实验一:光纤损耗特性测量 (1 实验二:光源P-I曲线测试 (1 实验三:光纤机械接续与熔接 (1 实验四:线路码型实验 (5 实验五:光接收机灵敏度测试 (11 2M (11 实验六:模拟话音光传输实验 (14 实验七:2M数字光纤通信系统实验 (18 实验八:计算机串口数据光纤传输实验 (24 实验一:光纤损耗特性测量 实验学时:2 实验类型:验证 实验要求:必修 一、实验目的

光纤通信实验报告全

光纤通信实验报告 实验1.1 了解和掌握了光纤的结构、分类和特性参数,能够快速准确的区分单模或者多模类型的光纤。 实验1.2 1.关闭系统电源,将光跳线分别连接TX1550、RX1550两法兰接口(选择工作波长为 1550nm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、P203两铆孔,示波器A通道测试TX1550测试点,确认有 相应的波形输出,调节 W205 即改变送入光发端机信号(TX1550)幅度,最大不超 过5V。即将m序列电信号送入1550nm光发端机,并转换成光信号从TX1550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P204试点,看是否有与TX1550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P204和TX1550测试点波 形是否跟着变化。

7.轻轻拧下TX1550或RX1550法兰接口的光跳线,观测P204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。 实验2.1 1.关闭系统电源,按照图 2.1.1将1550nm光发射端机的TX1550法兰接口、FC-FC单模 尾纤、光功率计连接好(TX1550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。

光纤通信实验指导书3

光纤通信实验指导书 南昌工程学院通信工程专业 2014年12月

实验一光发射机的仿真验证与设计 实验目的 1.熟悉Optisystem实验环境,练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统。 2.利用Optisystem的优化功能仿真计算光纤通信系统的各项性能参数,并进行分析。 3. 分析LED和LD的谱宽及P/I特性。 实验原理 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包,它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身,从长距离通讯系统到LANS和MANS都使用。一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器,OptiSystem具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展,而成为一系列广泛使用的工具。 OptiSystem允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析,从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它的广泛应用包括:物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计;CA TV或者TDM∕WDM网络设计;SONET∕SDH的环形设计;传输器、信道、放大器和接收器的设计;色散图设计;不同接受模式下误码率(BER)和系统代价(penalty)的评估;放大的系统BER和连接预算计算。 Optisystem环境是一种为利用元件库组建光纤通信系统,利用优化功能仿真计算系统的各项性能参数,通过数据分析和图形显示来获得最佳的光纤通信系统。Optisystem通过3部分来实现光纤通信系统仿真,即:器件库、光学方案图编辑器、图形演示。 1、器件库 (1) 发射器 发射器件库包括了所有与光信号产生和编码相关的器件,例如半导体激光器、调制器、编码器和比特序列发生器等。半导体激光器由于它在发射器中的重要角色而成为了最重要的发射器部件。使用OptiSystem,用户可以输入测量过的数据来评估速率方程所需的那些参数。

光纤光学大学物理实验讲义

光纤通信实验 光纤通信就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。光纤通信是现代通信网的主要传输手段,主要通过在发送端把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并通过光纤发送出去;在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息。 因此构成光纤通信的基本要素是光源、光纤和光检测器。 半导体激光器可以作为光纤通信的主要光源,其具有超小型、高效率和高速工作的优异特点,到如今,它是当前光通信领域中发展最快、最为重要的激光光纤通信的重要光源.光纤是光导纤维的简写,是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham 首先提出光纤可以用于通讯传输的设想,高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。光检测器:把光发射机发送的携带有信息的光信号转化成相应的电信号并放大、再生恢复为原传输的信号的器件。 【实验目的】 1. 了解和掌握半导体激光器的电光特性和测量阈值电流 2. 了解和掌握光纤的结构和分类以及光在光纤中传输的基本规律。 3. 对光纤本身的光学特性进行初步的研究,对光纤的使用技巧和处理方法有一定的了解。 4. 了解光纤通信的基本原理。 【实验仪器】 导轨,半导体激光器+二维调整,三维光纤调整架+光纤夹,光纤,光探头+二维调整架,激光功率指示计,一维位移架,专用光纤钳、光纤刀,示波器,音源等。 【实验原理】 一、半导体激光器的电光特性 实验采用的光源是半导体激光器,由于它的体积小、重量 轻、效率高、成本低,已进入了人类社会活动的多个领域。 因此对半导体激光器的了解和使用就显得十分重要。本实验 对半导体激光器进行一些基本的实验研究,以掌握半导体激

光纤通信实验报告思考题

1、不考虑非线性效应,无啁啾的脉冲经过光纤的正常色散区和反常色散区传输后分别具有什么样的啁啾?为什么? 答:不考虑非线性效应,无啁啾的脉冲经过光纤的正常色散区后具有正啁啾和反常色散区传输后具有负啁啾。无啁啾的脉冲工作在正常色散区后,低频比高频传播得快,造成脉冲后沿传播速度比前沿传播速度快,从而产生正啁啾。无啁啾的脉冲工作在反常色散区后,高频比低频传播得快,造成脉冲前沿传播速度比后沿传播速度快,从而产生负啁啾。 2、低峰值功率的脉冲(不考虑非线性效应)在什么情况下,经过光纤传输会产生压缩效应? 答:脉冲要发生压缩的情形,应满足 2C<0,且。但一般的半导体激光器光源在直接强度调制时产生的光脉冲是负啁啾C<0,因此必须采用β2>0的单模光 1、传输光纤为G.652光纤,工作波长为C波段,如传输系统采用光纤光栅进行色散补偿,则需要什么类型的光纤光栅?其工作原理是什么? 传输光纤为G.652光纤,工作波长为C波段,如传输系统采用光纤光栅进行色散补偿,则需要啁啾光纤光栅。啁啾光纤光栅(Chirped FBG)的光栅周期(空间频率)随光纤长度有变化的光纤布拉格光栅,主要用于光纤色散补偿。 其工作原理是,普通单模光纤在1550nm波长时为色散值D>0(反常色散区)。光脉冲的高频分量(蓝移)较低频分量(红移)传输得快,导致脉冲展宽。经啁啾光纤光栅传输以后的入射光中的长波长分量(低频)位于脉冲后沿,使其在光栅的起始端就反射,而短波长分量位于脉冲的前沿,使其在光栅的末端才被反射,于是就补偿了色散效应,使脉冲宽度被压缩甚至还原。 1、有两个脉冲,其宽度不同,但峰值功率相同,通过相同的光纤后(不考虑光纤的色散),由自相位调制效应所展宽的光谱是否相同? 答:不相同。脉冲频谱的展宽程度还与脉冲形状有关。 2、脉冲在光纤中的自相位调制效应跟什么因素有关系?如何增强自相位调制效应? 答:自相位调制效应与输入光功率、传输距离、材料非线性折射率、光纤的型号、信号光的波长、输入脉冲的形状等因素有关。信道设置在非零色散波长附近将有利于增强自相位调制效应的影响;通过增强输入光功率的方法来增加自相位调制效应的影响;增加光纤传输距离来增大自相位调制效应;使用高非线性折射率的材料。

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