光纤熔融拉锥中电弧加热的分析与实验_张伟

第42卷第3期2015年3月

Vol.42,No.3

March,2015

中国激光

CHINESE JOURNAL OF LASERS

光纤熔融拉锥中电弧加热的分析与实验

张伟1荣伟彬1杨威2王乐锋1孙立宁1

1哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室,黑龙江哈尔滨150080

2哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001

摘要加热温度是光纤熔融拉锥制造中的关键因素，直接影响器件的性能。为了提高加热区域温度的稳定性和可控性，设计了高压电弧加热装置，并对电弧加热、弧区温度和光纤预热进行了分析。设计了高频高压电源和电极。

电源的电流和频率独立可调，采用电压闭环和电流控制确保引弧成功和提高电弧放电电流的稳定性，并分析了其放电过程。建立了弧区温度测量实验平台，采用红外热像仪测量加热中陶瓷棒的温度，得到了弧区温度。通过实验确定了频率、电弧控制电压以及加热距离与弧区温度的关系。通过电弧控制电压和通过加热距离控制电弧加热区的温度。通过计算得到电弧弧区的中心温度可达到1635℃，实验测得稳定性为2.37℃。建立了细径光纤(直径80μm)的加热模型，通过有限元的瞬态分析确定了预热时间，经过25s，光纤加热区达到稳定。

关键词光纤光学;熔融拉锥;电弧加热;红外热像仪;温度测量;有限元仿真

中图分类号O436文献标识码A

doi:10.3788/CJL201542.0305003

Analysis and Experiments of the Arc Heating for Fiber Fused

Biconical Taper Technology

Zhang Wei1Rong Weibin1Yang Wei2Wang Lefeng1Sun Lining1

1State Key Laboratory of Robotics and System,Harbin Institute of Technology,

Harbin,Heilongjiang150080,China

2School of Electrical Engineering and Automation,Harbin Institute of Technology,

Harbin,Heilongjiang150001,China

Abstract The heating temperature is one of the key factors in the fiber fused biconical taper manufacture, which can affect the component performance.In order to improve the temperature stability and controllability in the heating region,the high-voltage arc heating device is presented and arc heating,heating region temperature and fiber preheating are studied.The high-frequency high voltage power source,in which the current and frequency can be adjusted independently,and electrodes are designed.The closed-loop controls of the voltage and current are applied to ensure the success of the arc ignition and the stability of the arc discharge current,and the discharge process is analyzed.The temperature detection device in which the infrared camera is adopted to measure the heating region temperature by the ceramic rod is designed.Through the analysis of experimental data,the relationships among the frequency,arc control voltage,arc current, heating distance and arc region temperature are determined.According to experiments and computation results,the temperature of the arc center region can reach1635℃within the stability of2.37℃.Based on the established heating model for fine fibers with the diameter of80μm,the preheating time is computed by the transient analysis of the ANSYS software.It is shown that the temperature of the heating region can reach the

收稿日期:2014-07-29;收到修改稿日期:2014-10-29

基金项目:机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学)自主研究课题(SKLRS201301A01)、长江学者和创新团队发展计划(IRT0915)

作者简介:张伟(1982—)，男，博士研究生，主要从事光纤微操作技术与装备等方面的研究。E-mail:zw062003@https://www.wendangku.net/doc/4214956026.html, 导师介绍:荣伟彬(1972—)，男，教授，博士生导师，主要从事微操作技术与装备等方面的研究。

E-mail:rwb@https://www.wendangku.net/doc/4214956026.html,(通信联系人)

stability by25s.

Key words fiber optics;fused biconical taper;arc heating;infrared camera;temperature measurement;

ANSYS simulation

OCIS codes060.2310;040.1880;150.5758

1引言

熔融拉锥技术是制造光纤耦合器、偏振器、光开关等器件的常用方法，由于其工艺简单且容易控制，得到了广泛的应用[1]。熔融拉锥法是指通过加热使光纤熔化，同时在两端拉伸光纤，使光纤熔锥区形成锥型或者哑铃型，是光纤耦合器制造中重要方法之一[2]。加热温度是熔融拉锥制造过程的一个重要因素，直接影响着光纤器件的性能。目前在光纤熔融拉锥中，常采用氢氧焰的方式使光纤达到熔融状态，但氢氧焰加热产生的水分子很容易与SiO2结合生成Si-OH离子，使SiO2结构变松弛，松弛的SiO2结构会降低光纤耦合器在潮湿空气中的抗侵蚀性，增加器件的损耗[3]。燃烧气流也会影响耦合器的性能，火焰的温度容易受到氢气和氧气气压的影响。如果要提高气压的稳定性，则需要比较复杂的气路，增加了生产成本的同时，还使得加热区温度不易控制。另外，氢气是易燃易爆气体，操作时对工作人员的操作要求较高[4]。

Yokota等[5]提出的采用CO2激光热辐射对光纤进行加热制作光纤耦合器的方法，能够自动控制光纤锥形的形状，具有无污染的特点，但是CO2激光加热系统存在体积大、成本高等缺点[6]。Bayle等[7]改进了这种方式，采用扫描激光束加热，加热机构主要由激光器、反射镜和透镜等组成，扫描镜安装在检流计上，检流计两端施加波形电压，检流计摆动带着反射镜往复旋转，激光器通过反射镜的摆动增大加热区域，这种方式提高了加热区温度一致性，但是降低了加热区温度的稳定性。Takeuchi等[8]采用电加热代替火焰加热，选用铬酸镧作为加热材料，温度能到达1700℃，温度稳定在2℃以内，能够实现长时间加热，但是施加的电流比较大，加热过程释放有毒物质Cr2O3。并且铬酸镧的导热性比较差，会因受热过急而裂损，升温速度比较慢(300℃/h)[9]。帅词俊等[10]采用MoSi2代替铬酸镧作为加热材料，温度能够达到1600℃，温度稳定在2℃以内，但是MoSi2在1000℃以下容易氧化而粉化，并且加热时，通入的电流比较大，对硬件电路提出更高的要求。

电弧加热[11]是制造光纤器件的重要方法之一，相对激光加热和电加热，这种方式简单，广泛应用在光纤探针、光纤球、光栅的制造和光纤及光子光纤的熔接中[12]。传统的电弧具有加热温度高、容易控制、工作时间长等优点，但是加热区域小，区域内的温度一致性不好，难以用于光纤耦合器的制造中。本文设计了一种新型的高压电弧加热装置，较好地克服了传统加热方式存在的不足。设计了温度测量的实验平台，采用红外线热像仪对加热区的温度进行测量，研究了电弧控制电压、频率、加热距离和温度之间的关系。最后通过有限元仿真对细径光纤的预热阶段进行了分析。

2高压电弧装置的设计

高压电弧装置主要由高频高压电源和电极组件组成。高压电源的原理图如图1所示，整流滤波模块将普通交流(AC)电整流为直流(DC)电，采用Buck降压斩波变换器(DC/DC)变成可调的直流电，采用半桥(Half Bridge)电路进行逆变，得到峰值和频率可调的高频交流方波，最后利用升压变压器得到高频高压交流方波，输入到左右两个电极上。输出高频高压交流的幅值和频率独立可调，分别由调压部分和逆变部分调节。开始起弧时，以调压模块输出电压为采样反馈量，采用电压闭环控制，使电源工作在限压区，即输出根据电极实际间距确定易于起弧的电压值，该电压值(高于4000V)远高于维持电弧所需电压值(约3000V)，为自动或手动起弧创造条件。电弧引燃后，以经过补偿的、与电弧电流呈比例关系的升压变压器原边电流作为采样反馈量，采用电流闭环控制，使电源转入恒流区，并根据上位机下发的指令[数模转换卡(DA卡)输出的电弧控制电压，范围为6~9V]输出幅值恒定的电弧电流(约5~7mA)，以保证电弧温度稳定。恒压与恒流控制之间的切换由控制器自动完成，高压电源装置如图2所示。

图1高压电源的原理意图

Fig.1Schematic of high-voltage power device

电极组件由电极、石英绝缘隔热件、铜电极座和石英加热槽组成。结构图如图3所示，电极采用钨铈材料，电极顶端具有球状突体，采用钨铈材料，具有容易加工、不易磨损等特点，且钨铈电极在低电流下有极佳的起弧性能，引弧容易，电弧稳定性好。两个钨铈电极分布在石英加热槽的左右两侧，呈对称分布，石英加热槽将电弧放电粒子约束在一个很小的空间内，提高了电弧放电时所产生温度的一致性，也便于光纤加热。高压电源产生的高频高压交流电输出到左右两个电极上，通过引弧器使两电极之间的空气击穿，在石英槽中产生等离子放电。等离子放电产生大量的热，加热光纤石英加热槽中的光纤，使其达到粘弹性状态。3电弧放电分析当引弧器将两钨铈电极短路时，放电产生粒子和能量，左右两个钨铈电极的电压比较高，两电极的电场强度比较大，带电离子在电场强度下起到加速作用，增加了带电粒子的动能。同时，电极施加的电压频率比较高，电子在高频场中不断来回运动，增加了同气体碰撞的次数，也增加了与粒子碰撞的概率。当两端电子的动能增加到足够大时，与中性粒子产生非弹性碰撞而使之电离。电弧分为阳极位降区、弧柱区(弧区)和阴极位降区。弧柱区的温度比较高，由于热电离，弧柱部分产生大量带电粒子，同时增加了粒子的动能。当引弧器撤去后，放电过程仍可以继续，发生自持放电。通过实验发现，能否自持放电，与控制器上施加的数模(DA)控制电压和频率有关，控制器控制着起弧后两极之间的放电电流。当电弧控制电压高于6V 时，发生自持放电。电压的频率决定着电弧温度场的分布。在文献[13]中，放电频率为20kHz 比频率为50Hz 形成的温度场平缓，温度梯度小，因此采用高频高压电弧放电。

电弧放电是个非常复杂的过程，将电弧放电的模型进行简化，电弧等离子体满足能量方程[14-15]

?(ρE )?t +??(ρυE )=?P ?t +??(λ?T )-S R +J 2,(1)式中ρ为等离子体的密度，υ为等离子体的速度，σ为电导率，P 为流体受到的压力，J 为电流密度，E 为动态

熵，λ为气体的热传导系数，S R 为辐射项，T 为气体的温度。由(1)式可以看出高压电弧等离子的温度与电流密度的平方有关。

4弧区温度测量

高压电弧的温度影响着耦合器的制造性能。Rego 等[16]采用S 型由铂铑10-铂热电偶测量电弧放电区域

图3电极组件结构图

Fig.3Structure of electrode

assembly

图2高压电源图

Fig.2High-voltage power

device

温度的大小，将热电偶放入毛细玻璃管中，测得电弧的温度为1420℃±20℃，但玻璃管放在电弧中长时间会

发生变形。Wiley 等[17]将多模光纤固定在手动二维平台上，

光纤的一端放在电弧放电区，光纤的另一端与红外敏感光度计相连，测得电弧放电区的温度为1660℃±34℃，但当光纤发生变形时，需要及时更换光纤。

由于石英加热槽的宽度为1mm ，长度为11mm ，工作区间比较窄，加热区的温度比较高，且槽中存在着高能量的带电粒子，电极两端存在非常高的电势差，很难直接测量弧区的温度，因此采用非接触测量的方法测量高压电弧的弧区温度。红外热像仪可以非接触式地测量物体表面的温度，具有响应快、精度高、测量范围广、实时性强等优点，能够形象直观地显示被测物体表面的温度分布情况[18-19]。本文采用美国FILR 公司的红外热像仪SC325测定高压电弧弧区的温度分布。SC325具有0.05℃的热灵敏度，测量的最高温度为1300℃。由于红外热像仪的测量波长为750~1300nm ，而高压电弧的波长约为255.75~409.08nm [20]，因此无法直接测量弧区的温度。采用在高压电弧中放一根陶瓷棒，陶瓷棒的直径为0.5mm ，在高压电弧的加热下，陶瓷棒迅速地达到热平衡，陶瓷棒的温度和弧区的温度基本相同。通过采用热成像仪测量陶瓷棒的温度确定电弧弧区的温度。陶瓷棒的主要成分为Al 2O 3，

最高的工作温度为1500℃，绝缘破坏强度为18kV/mm ，钨铈电极两端最高电压约为4000V ，不能将陶瓷棒击穿，因此陶瓷棒能够满足测量的要求。弧区测温实验平台是由三个电动位移平台、连接板、陶瓷棒和热像仪组成，实验平台如图4所示。陶瓷棒置于石英加热槽的中心，采用云山素将陶瓷棒固定在光纤支架上。通过电极Z 向位移平台A 调节陶瓷棒在石英槽的位置，实现采用电弧弧区的不同位置加热。通过电极Z 向位移平台B 调节热成像仪的焦距，使陶瓷棒处于热成像仪的聚焦处。通过FLIR R&D software 软件对热成像仪的图像数据进行分析，可以得到加热区域的温度分布，也可得到加热区域的某点随着时间的变化。在电弧放电加热过程中，通过调节电弧的电流及频率，控制电弧弧区的温度。通过控制器上位机的电弧控制电压调节电弧的电流；通过调节控制器中控制电阻的阻值调节电弧的频率；通过控制电极Z 向位移平台控制弧区加热区的温度。

电弧电极电压在3000V 以上，采用电流互感器测量电弧的电流。选用耀华电子的TAK12-02CT 互感器，互感器的两端接上2kΩ电阻；采用FLUKE 196B 测量电阻两端的电压，通过计算可得电弧电流。测量的电弧电流和电弧控制电压如图5所示，通过最小二乘拟合得到电弧控制电压和电弧电流的关系为

I =0.065U 2-0.63U +6.77,R 2=0.9979,(2)

式中I 为电弧电流的有效值，单位为mA ；U 为电弧控制电压，单位为Ｖ，R 为拟合系数。可知，电流和电弧控

制电压呈二次关系。由于采用石英槽将电弧等离子体束缚在石英槽中，影响了等离子体的分布，进而影响了电弧的温度分

布。图6为控制电压为7.5V ，频率为31kHz 时高压电弧加热陶瓷棒的温度分布图。图7为图6中陶瓷棒中心线AB 上的温度分布。高压电弧弧区的温度最高，然后向两边降低，在两电极区的温度最低。热等离子体束缚在石英槽中，导致石英槽内的温度比较高，槽外温度相对比较低，电弧的温度分布基本关于两电极连接

图5电流和控制电压的关系图

Fig.5Experimental control voltage as a function of the

current 图4弧区温度测量平台

Fig.4Platform of arc heating temperature measurement

device

线对称。通常高压电弧弧区温度相对比较稳定，用于光纤的加热，因而在设计时电极基座与水平面的角度为70°，从阳极到阴极的等离子流呈弧线型，这样可以确保采用高压电弧的弧区加热光纤。

在变化电场中，电场频率会对电弧放电产生重要的影响。当电极Z 向位移平台A 不变时，即陶瓷棒和高压电弧中心的距离不变时，电弧控制电压为8V ，电弧频率在24~34.8kHz 之间，弧区温度变化和电弧频率之间的关系如图8所示。频率在24kHz 时，弧区温度最大；在34.8kHz 时，弧区温度最小，电弧的频率和弧区温度呈线性关系

T =-5.024f +1247,R 2=0.9921,(3)式中f 为高压电弧频率，单位为kHz ；T 为弧区温度，单位为℃。当频率比较低时，两电极之间的空气不容易击

穿，引弧比较困难，并且放电不稳定，因而在熔融加热过程中选择放电电压的频率为31kHz 。

由(1)式和(2)式可知，电弧控制电压决定着电弧中的电流，而电弧电流与弧区温度有密切联系。当放电电压频率为31kHz 时，弧区温度的变化和电弧控制电压的关系如图9所示，通过拟合得到温度和控制电压之间为

T =-12.84U 2+314.1U -635.7,R 2=0.9995.(4)由图9可知电弧控制电压与弧区温度呈二次关系，基于此通过上位机控制电弧控制电压进而控制弧区温度。当陶瓷棒在石英槽中位置不同时，即加热距离不同时，其温度不同。电弧频率为31kHz ，电弧控制电压、加热距离和弧区温度之间的关系如图10所示。当电弧控制电压不变时，加热距离和弧区温度呈线性关系。拟合参数如表1所示。电弧控制电压依次为7、8、9V 时，温度随着距离d 的变化率基本相同，只是起始温度不同。电弧加热距离为0时，为电弧的弧区中心，此时的温度即为电弧弧区中心温度，也为电弧弧区最高温度。当控制电压为9V ，由表1的数据计算可知弧区的最高温度为1624℃，完全满足光纤熔融拉锥的需要。在光纤熔融拉锥中，加热区温度场的稳定性直接影响着耦合器的性能。当加热区的温度不稳定时，会造成耦合器的性能一致性变差，光纤耦合器受热不均匀，容易产生热应力，降低了光纤器件的光学性能和机械性能。图11为弧区温度在800℃、1000℃、1200℃和1250℃的30min 内的变化曲线，温度的变化标准差最大为2.37℃，比现有氢氧焰加热更加稳定，温度也易控制。

图7图6中AB 上的温度分布图

Fig.7Temperature distribution along the line AB in

Fig.6

图6电弧加热的温度分布图

Fig.6Arc heating temperature

distribution 图9电弧控制电压与弧区温度的关系图Fig.9Experimental control voltage as a function of arc heating

temperature

8频率与弧区温度的关系图Fig.8Experimental arc heating temperature as a function of

frequency

表1拟合参数表

5预热分析光纤的主要材料是石英玻璃，在熔融拉锥过程中，呈现明显的粘弹性。当光纤温度分布不匀时，光纤的热应力不均，直接影响耦合器件的流变成形，因此需要对光纤的预热阶段进行分析。在预热阶段，光纤处于电弧弧区温度场中，在高压电弧温度场的作用下，光纤表面的温度不断升高，同时向纤芯传热，经过一段时间达到稳定。采用ANSYS 软件对预热阶段瞬态热分析，确定预热时间[21]。

光纤关于中心轴对称，为了简化计算，在分析中建立二维模型进行分析。如图12所示，光纤的半径为0.04mm ，光纤的长度为15mm ，处于电弧加热区域的长度为10mm ，A 点为光纤加热的中点，B 点为加热区域的边沿点，C 点为非加热区的中点。采用PLANE77二维八节点四边形单元。假定电弧等离子体加热温度为1000℃，环境温度为20℃。热对流是指流体和与之接触的固体，由于温差存在引起的热量传递，因而在加热区采用等离子热对流边界条件，未加热区域采用空气自然对流条件[22]。经过ANSYS 瞬态分析，

光纤温度和时间的变化如图13所示，光纤加热区域温度逐渐升高，并且热量向非加热区域传递，经过一段时间后光纤的温度达到稳定，光纤温度和弧区温度基本相等。图

14为光纤上A 、B 、C 3点的温度和加热时间的变化图，经过25s ，光纤温度基本达到稳定。

图

11电弧加热温度稳定曲线Fig.11Temperature stability curves of arc heating

图10加热距离与弧区温度的关系图

Fig.10Experimental distance as a function of arc heating temperature

图12有限元热分析边界条件

Fig.12Structure of finite element thermal analysis

图13光纤温度的变化图Fig.13Fiber temperature changes as a function of time

图14光纤上点的温度变化图

Fig.14Points temperature changes of the fiber

6结论

在光纤耦合器的熔融拉锥制造中，加热温度是影响其性能的关键因素。设计了一个采用高压电弧加热的装置，采用电压闭环和电流控制确保引弧成功和电弧放电电流的稳定性，建立了弧区温度测量实验平台，采用红外热像仪对弧区温度进行测量。电弧控制电压与弧区温度以及放电电流呈二次关系、弧区的温度与放电频率和加热距离呈线性关系。通过控制电弧控制电压和加热距离控制弧区温度。经计算得到高压电弧弧区的中心温度可达到1635℃，测得稳定性为2.37℃，适合于细径光纤耦合器的制造。最后利用有限元方法分析了预热时间，经过25s，光纤加热区达到稳定。

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栏目编辑：王晓琰

光纤传感器的设计1

HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY 物理实验报告 实验题目：光纤传感器的设计 姓名： 物理实验教学中心

实 验 报 告 一、实验题目：光纤传感器的设计 二、实验目的： 1.了解光纤传感器设计实验系统的基本构造和原理及应用； 2.了解光纤传感器设计实验系统的补偿机理，验证补偿效果； 3.设计光纤位移传感器，给出定标曲线。 三、实验仪器： 光纤传感设计实验系统主机、三光纤补偿式传感探头、精密机械调节架。 四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）： 图1 在纤端出射光场的远场区，为简便计，可用接收光纤端面中心点处的光强来作为整个纤芯面上的平均光强。在这种近似下，得到在接收光纤终端所探测到的光强公式为 2 022(,)exp[](2)(2) SI d I x d x x πωω=?- （1） 考虑到光纤的本征损耗，光纤所接收到的反射光强可进一步表示为 00(,)(,)I x d I K KRf x d = 式中 I 0——注入光源光纤的光强； K 0，K ——光源光纤和反射接收光纤的本征损耗系数； R ——反射器的反射系数；

d ——两光纤的间距； f (x ,d )——反射式特性调制函数。结合式(1)，f (x ,d )由下式给出，即 22 022(,)exp[](2)(2) a d f x d x x πωω=?- 其中 3/2 00 ()[1()] x x a a ωξ =+ 为了避免光源起伏和光纤损耗变化等因素所带来的影响。采用了双路接收的主动补偿方式可有效地补偿光源强度的变化、反射体反射率的变化以及光纤损耗等因素所带来的影响。补偿式光纤传感器的结构由图1给出。由（1）式可知 1002 00(,)(,) (,2)(,2)I x d I K KRf x d I x d I K KRf x d =?? =? 则两路接收光纤接收光强之比为 ]) 2()2(exp[22 221x d d I I ω--= 通过实验建立两路接收光强的比值与位移的关系（标定）后，即可实现补 偿式位移测量。

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

光纤交换机篇

光纤交换机篇 在SAN的环境中，光纤交换机（FC Switch）起着至关重要的作用，而FC Switch的配置目前有GUI界面和CLI两种方式，GUI界面操作简单，但是花费时间较长，适合做较少配置时使用；CLI配置操作相对复杂，但是效率高，适合做大量配置时使用。 一、配置过程 要求分别根据wwn、port换份zone 配置过程： test:admin> alicreate "ali","1,1;1,2" 创建别名ali，包括端口1，1 ；1，2 test:admin> zonecreate "zone","ali" 创建zone，包含别名ali test:admin> cfgcreate "cfg","zone" 创建配置文件cfg，包含zone “zone” test:admin> zonecreate "wwn","20:0c:00:a0:b8:17:67:e2;10:00:00:00:c9:3a:ad:2e" 创建wwn zone，包含p630和ds4300光交wwn test:admin> cfgadd "cfg","wwn" 把wwn zone加入cfg 配置文件 test:admin> cfgsave 保存配置 Updating flash ... test:admin> cfgenable "cfg" 使cfg 配置生效 0x10280c00 (tShell): Jan 5 23:45:22 W ARNING ZONE-SOFTZONING, 3, W ARNING - port 2: zoning enforcement changed to SOFT 0x10280c00 (tShell): Jan 5 23:45:22 W ARNING ZONE-WWNINPORT, 3, W ARNING - WWN(10:00:00:00:c9:3a:ad:2e) in HARD PORT zone(zone) zone config "cfg" is in effect Updating flash ... test:admin> zoneshow 查看配置情况 Defined configuration: 所有配置 cfg: cfg zone; wwn cfg: cfg2 zone2 cfg: cfg3 zone3 zone: wwn 20:0c:00:a0:b8:17:67:e2; 10:00:00:00:c9:3a:ad:2e zone: zone ali zone: zone2 1,1; 1,2 zone: zone3 ali1 zone: zonewwn 20:0c:00:a0:b8:17:67:e2; 10:00:00:00:c9:3a:ad:2e alias: ali 1,1; 1,2 alias: ali1 1,1; 1,2

光纤通信原理与技术课程教学大纲

《光纤通信原理与技术》课程教学大纲 英文名称：Fiber Communication Principle and its Application 学时：51 学分：3 开课学期：第7学期 一、课程性质与任务 通过讲授光纤通信技术的基础知识，使学生了解掌握光纤通信的基本特点，学习光纤通信系统的三个重要组成部分：光源（光发射机）、光纤（光缆）和光检测器（光接收机）。通过本课程的学习，学生将掌握光纤通信的基本原理、光纤通信系统的组成和系统设计的基本方法，了解光纤通信的未来与发展，为今后的工程应用和研究生阶段的学习打下基础。 二、课程教学的基本要求 要求通过课堂认真听讲和实验课，以及课下自学，基本掌握光纤通信的基础理论知识和应用概况，熟悉光纤通信在电信、通信中的应用，为今后的工作打下坚实的理论基础。 三、课程内容 第一章光通信发展史及其优点（1学时） 第二章光纤的传输特性（2学时） 第三章影响光纤传输特性的一些物理因素（5学时） 第四章光纤通信系统和网络中的光无源器件（9学时） 第五章光纤通信技术中的光有源器件（3学时） 第六章光纤通信技术中使用的光放大器（4学时） 第七章光纤传输系统（4学时） 第八章光纤网络介绍（6学时） 第九章光纤通信原理与技术实验（17课时） 四、教学重点、难点 本课程的教学重点是光电信息技术物理基础、电光信息转换、光电信息转换，光电信息技术应用，光电新产品开发举例。本课程的教学难点是光电信息技术物理基础。

五、教学时数分配 教学时数51学时，其中理论讲授34学时，实践教学17学时。（教学时数具体见附表1和实践教学具体安排见附表2） 六、教学方式 理论授课以多媒体和模型教学为主，必要时开展演示性实验。 七、本课程与其它课程的关系 1.本课程必要的先修课程 《光学》、《电动力学》、《量子力学》等课程 2.本课程的后续课程 《激光技术》和《光纤通信原理实验》以及就业实习。 八、考核方式 考核方式：考查 具体有三种。根据大多数学生学习情况和学生兴趣而定其中一种。第一种是采用期末考试与平时成绩相结合的方式进行综合评定。对于理论和常识部分采用闭卷考试，期末考试成绩占总成绩的55％，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15％；第二种是采用课程设计（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程设计占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。第三种是采用课程论文（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程论文占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。 九、教材及教学参考书 1.主教材 《光纤通信原理与技术》，吴德明编著，科学出版社，第二版，2010年9月 2.参考书 （1）《光纤通信原理与仿真》，郭建强、高晓蓉、王泽勇编著，西南交通大学出版社，第一版，2013年5月 （2）《光通信原理与技术》，朱勇、王江平、卢麟，科学出版社，第二版，2011年8月

传感器实验报告

金属箔式应变片——半桥性能实验 一． 实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。 二． 基本原理：不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出 三． 灵敏度提高，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电 压U02=EK/ε2。 四． 需用器件和单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、+15V 电源、+-4V 电源、万用表 五． 实验步骤： ① 按要求将应变式传感器装与传感器模板上。 ② 按要求进行电路接线，将两个应变片接入桥路。 ③ 进行测量，将数据记录到表格中。 六．实验数据 所以可知灵敏度δ=0.3639，非线性误差为δf1=Δm/Y F.s =1.112/65=1.71% 七、思考题： 1、半桥侧量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在： (1)对边 (2)邻边。 2、桥路(差动电桥)测量时存在非线性误差，是因为：(1)电桥测量原理上存在非线性 (2)应变片应变效应是非线性的 (3)调零值不是真正为零。 答：都是。但是调零值可以通过记录最初的非零值来消除此误差

金直流全桥的应用——电子秤实验 一． 实验目的：了解应变片直流全桥的应用电路的标定。 二． 基本原理：电子秤实验原理为实验三全桥测量原理，通过对电路调节 三． 使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲(V)改为重量量纲(g)即成为一台原始 电子秤。 四． 需用器件和单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、±15V 电源、± 4V 电源 五． 实验步骤： 1、按实验一中2的步骤将差动放大器调零：参考图1-2将四个应变片按正确的接法接成全桥形式，合上主控箱电源开关调节电桥平衡电位器Rw1，使数显表显示0.00V 。 2、将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rw3(增益即满量程调节)，使数显表显示为0.200V(2V 档测显)或-0.200V 。 3、拿去托盘上的所有法码，调节电器Rw4（零位调节），使数显表显示为0。000V 或—0。000V 。 4、重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V 改为重量量纲g ，就可秤重，成为一台原始的电子秤。 6、根据上表计算误差与非线性误差。 所以可知灵敏度δ=1，非线性误差为δ f1=Δm/Y F.s =0

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

光纤交换机

什么是光纤交换机？有什么功能？1、概述： 光纤交换机是一种高速的网络传输中继设备，它较普通交换机而言采用了光纤电缆作为传输介质。光纤传输的优点是速度快、抗干扰能力强。 2、产生背景: 在以前我们见到的数据存储基本上都是在服务器上直接连接几个SCSI、IDE之类的磁盘进行的，这也就是我们常常听说的DAS(直接连接存储)方式。这种点对点的磁盘系统很显然存在着很难扩展和存储性能很难提高的不足。不仅如此，受IDE和SCSI接口物理性能的限制，与它连接的磁盘通常最多只能有20米以内的连接距离，大大限制了磁盘存储系统的扩展。为了解决以上DAS存储方式的这些诸多不足，网络设备商和标准制定专家开始考虑开发一种新型的存储技术，从根本上解决DAS存储方式的传输速率和连接距离问题。最开始人们想到是一种把存储系统独立起来，作为一个网络设备放在网络节点上，这样既可以大大减少服务器的数据存储负荷，又可以极大地扩展磁盘存储系统，这就是后来的NAS（网络附加存储）方式。 这种存储方式的确在相当大程度上解决了以前DAS存储方式的不足，可以满足绝大多数中小型企业进行本地存储的需求。而且它最大的特点就是简单易行，采用了与以太网相同的IP 协议，网络管理员可轻易地掌握NAS存储系统的部署，受到许多企业的广泛欢迎。但NAS 还是没有从根本上解决磁盘存储性能和连接距离问题，总的来说磁盘存储性能并没有得到根本提高，只是提高了网络出口带宽。 正是因为NAS仍存着上述不足，所以人们继续开发了一种全新的网络存储方式，那就是SAN

存储方式。这种存储方式中最大的特点就是专为存储设备提供了千兆串行网络访问能力的光纤通道(Fibre Channel)协议，然后在光纤通道协议的第四层上建立了以光纤通道为基础的，用于存储的SCSI协议、用于网络的IP协议以及映射到网络架构上的用于集群的虚拟接口(VI)协议，这样就可多方面支持各种总线类型的网络设备和通道。光纤通道协议综合了许多优点，如网络范围的最远距离可达到10公里，可以使用多种介质的简单串行线缆、千兆网络速率以及可以在同一线缆上同时使用多种协议。 SAN是一个由存储设备和系统部件构成的网络，所有的通信都在一个光纤通道的网络上完成，可以被用来集中和共享存储资源，而不再是NAS存储方式那样仅是作为一个网络节点的网络设备。SAN不但提供了对数据设备的高性能连接，提高了数据备份速度，还增加了对存储系统的冗余连接，提供了对高可用群集系统的支持。简单地说，SAN是连接存储设备和服务器的专用光纤通道网络（与以太网不同），但它和以太网有类似的架构，也是由支持光纤通道的服务器、光纤通道卡（网卡）、光纤通道集线器/交换机和光纤通道存储装置所组成。从技术上来讲，SAN网络最重要的三个组成部分就是：设备接口(如SCSI、光纤通道、ESCON等)、连接设备(交换机、网关、路由器、Hub等)和通信控制协议(如IP和SCSI等)。这三个组件再加上附加的存储设备和服务器，构成一个SAN系统。 随着企业网络数据的不断增加和网络应用的频繁，许多企业开始意识到需要专门构建自己的存储系统网络来满足日益提升的数据存储性能要求。当前，最为热门的数据存储网络就是SAN（Storage Area Network，存储区域网络），就是把整个存储当做一个单独的网络与服务器所在企业局域网连接。

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。

激光功率计和激光能量计 - 空间光调制器 光纤熔融拉锥机

激光功率计和激光能量计 特点 下列范围的焦热电传感探头适合直接连结到示波器或到LEM 2020功率和能量计. 可使用预放大来提高信号大小和提高噪声性能,可使用预放大. 并且可使用特别的探头进行高功率应用和深紫外(157nm) F2 激光测量. 焦热电脉冲激光能量探测器使用黑体吸收镀膜来提高灵敏度 焦热电脉冲激光能量探测器使用陶瓷吸收镀膜来提高功率范围 深紫外激光能量探测器用来测量F2激光 焦热电探头可分类为热探测器. 它可使单波长光信号转为脉冲脉冲电压信号. 这些探测器采用同轴设计因此对电磁干涉非常不敏感可用于(例如脉冲气体激光). 为了满足不同应用的需要, 探测器可具有直径从4 到 50mm. 可选择面积比光束截面稍微大些的探测器来进行测量. 探测器采用黑体吸收镀膜使之拥有整个波长范围从185nm到 25μm均匀吸收. 这些相当高灵敏度的探测器有独特地用途. 由于对电磁干涉灵敏度, 它使激光脉冲测量在mJ范围没有任何额外的放大. 最大脉冲重复频率取决于探测器的内部电容或者说负荷电阻. 所有的探测器都可直接连接到1M Ohm 输入 BNC 插座到一个示波器. 更小的负荷电阻可用来取得更大的脉冲重复频率. 因此重复频率可大到100 Hz. 每个探头内置都一个100K Ohm负荷电阻.探测器的1M Ohm 和 100K Ohm 负荷电阻都有详细说明. 规格型号 型号PEM 4PEM 8PEM 11PEM 21PEM 34PEM 45光敏面积 (mm2) 12.5 50 95 350 900 1590 量 程1 μJ to 20 mJ 2 μJ to 75 mJ 3 μJ to 150 mJ 5 μJ to 500 mJ 15 μJ to 1.4 J 30 μJ to 2 J 灵敏度, 1 Mohm load (V/J) 500 to 1000 200 to 500100 to 400 50 to 150 20 to 70 8 to 15 灵敏度, 100 kohm load (V/J) 130 to 150 50 to 200 50 to 150 30 to 80 10 to 40 4 to 8 最大重频率, 1 Mohm load 80 Hz 40 Hz 40 Hz 25 Hz 25 Hz 25 Hz

机电系统控制实验报告

穿销单元工件穿销实验报告 一、前言 模块化柔性制造综合实训系统最大特点是以机器人技术为核心的技术综合性和系统性，又兼顾模块化特征。综合性体现在机器人技术、机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、PLC工控技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术的有机结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。 系统模块化结构，各工作单元是相对独立的模块，并具有较强的互换性。可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目标，十分适合教学实训考核或技能竞赛的需要。 通过该系统，学生经过实验了解生产实训系统的基本组成和基本原理，为学生提供一个开放性的，创新性的和可参与性的实验平台，让学生全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术，帮助学生从系统整体角度去认识系统各组成部分，从而掌握机电控制系统的组成、功能及控制原理。可以促进学生在掌握PLC技术及PLC网络技术、机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术等方面的学习,并对电机驱动及控制技术、PLC控制系统的设计与应用、计算机网络通信技术和高级语言编程等技能得到实际的训练，激发学生的学习兴趣，使学生在机电一体化系统的设计、装配、调试能力等方面能得到综合提高。体现整体柔性系统教学的先进性。 二、实验目的 1、了解PLC的工作原理； 2、掌握PLC编程与操作方法； 3、了解气缸传感器的使用方法； 4、掌握PLC进行简单装配控制的方法。 三、实验设备 1、模块化柔性制造综合实训系统一套； 2、安装西门子编程软件STEP7-MicroWIN SP6的计算机一台； 3、西门子S7-200 PLC编程电缆一条。 四、实验原理 学生可通过实验验证工业现场中如何使用PLC对控制对象进行控制，我公司提供PLC源程序，学生可在源程序的基础上进行进一步编程，将编写好的程序通过编

光纤通信实验报告汇总(参考)

实验一用户电话接口实验 一、实验目的 1、掌握用户电话接口电路的主要功能 2、了解实现用户接口电路功能芯片Am79R70的主要性能和特点 二、实验内容 1、掌握用户线接口电路的主要功能 2、了解Am79R70的结构和工作原理 3、了解电话接续的原理及其各种语音控制信号的波形 三、实验仪器 1、ZY1804I型光纤通信原理实验系统 1台 2、20MHz 双踪数字示波器 1台 3、电话机 2部 4、连接导线 20根 四、实验原理 1、用户线接口电路功能及其作用 在现代通信设备与程控交换中，由于交换网络不能通过铃流、馈电等电流，因而将过去在公用设备（如绳路）实现的一些功能放到“用户电路”来实现。 在程控交换机中，用户电路也可称为用户线接口电路（Subscriber Line Interface Circuit—SLIC）。根据用户电话机的不同，用户接口电路可分为模拟用户电话接口电路和数字用户电话接口电路。模拟用户电话接口电路与模拟电话相连，数字用户电话接口电路和数字终端相连（如ISDN），而在此实验箱中采用模拟用户电话接口电路。 模拟用户线接口电路在实现时最大的压力应是能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器、继电器等分立元件构成，但随着微电子技术的发展，各种集成的SLIC相继出现，他们大都采用半导体工艺或是薄膜、厚膜会合工艺，性能稳定，价格低廉，已实现了通用化。 在程控交换机中模拟用户接口电路一般要具有B（馈电），R（振铃），S（监视），C（编译码），H（混合），

T（测试），O（过压保护）七项功能。具体含义是： 1、馈电（B-Battery feeding）：向用户话机馈送直流电流。通常要求馈电电压为-48V，环路电流不小于18mA。 2、过压保护（O-Overvoltage protection）：防止过压过流冲击损坏电路和设备。 3、振铃控制（R-Ringing Control）：向用户话机馈送铃流，通常为25Hz/75Vrms正弦波。 4、监视（S-Supervision）：监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲灯信号已送往控制网络和交换网络。 5、编解码与滤波（C-CODEC/Filter）：在数字交换中，它完成模拟话音与数字码间的转换。编译码通常采用PCM码的方式，其编码器（Coder）和译码器（Decoder）统称为CODEC。相应的防混叠与平滑低通滤波器的带宽范围为：300Hz~3400Hz，编码速率为64Kb/s。 6、混合（H-Hybird）：完成二线与四线的转换功能，即实现模拟二线双向信号与PCM发送和接收数字四线信号之间的分离。 7、测试（T-Test）：对用户电路进行测试。 模拟用户接口电路的结构如图所示： 图1-1 模拟用户接口电路框图 2、用户线接口电路 在本实验箱中，用户线接口电路芯片选用Legerity公司生产的模拟用户线接口芯片Am79R70。Am79R70是一种功能较强的用户线接口芯片，它除了拥有用户接口电路常用的7种功能中的6种外，还拥有电流限制、挂机传输、极性反转、tip开路和环路检测等功能。其内部电路结构原理框图如下：

什么是光纤交换机

什么是光纤交换机光纤交换机作用和工作原理：光纤交换机是一种高速的网络传输中继设备，它较普通交换机而言采用了光纤电缆作为传输介质。光纤传输的优点是速度快、抗干扰能力强。 随着企业网络数据的不断增加和网络应用的频繁，许多企业开始意识到需要专门构建自己的存储系统网络来满足日益提升的数据存储性能要求。当前，最为热门的数据存储网络就是SAN(Storage Area Network，存储区域网络)，就是把整个存储当做一个单独的网络与服务器所在企业局域网连接。 它的特点就是采用传输速率较高的光纤通道与服务器网络，或者SAN网络内部组件的连接，这样，整个存储网络就具有非常宽的带宽，为高性能的数据存储提供了保障。而在这种SAN存储网络中，起着关键作用的就是我们常常听到的光纤交换机(FC Switch，也有称光纤通道交换机和SAN交换机的)了。因为这属于一种新型的设备，而且与我们平常所见的、用到的以太网交换机有太多的区别(主要体现在协议的支持上)，所以许多读者，甚至是已经用上SAN存储网络的企业用户都对SAN交换机一知半解。为此，本文就专门就SAN交换机选购时需要注意的事项向各位进行一番介绍，其实就是介绍一下SAN交换机的主要特点。先来简单了解SAN交换机的由来，这样可以使我们加深对SAN交换机的了解，不再充满神秘色彩。 什么是光纤交换机简介： 光纤以太网交换机是一款高性能的管理型的二层光纤以太网接入交换机。用户可以选择全光端口配置或光电端口混合配置，接入光纤媒质可选单模光纤或多模光纤。该交换机可同时支持网络远程管理和本地管理以实现对端口工作状态的监控和交换机的设置。 光纤端口特别适合于信息点接入距离超出五类线接入距离、需要抗电磁干扰以及需要通信保密等场合适用的领域包括：住宅小区FTTH宽带接入网络;企业高速光纤局域网;高可靠工业集散控制系统(DCS);光纤数字视频监控网络;医院高速光纤局域网;校园网络。 光纤交换机作用和工作原理： 无阻塞存储-转发交换模式，具有8.8Gbps的交换能力，所有端口可同时全线速工作在全双工状态 支持6K 个MAC地址，具备自动的MAC地址学习、更新功能 支持端口聚合，提供7组聚合宽带干路 支持优先级队列，提供服务质量保证 支持802.1d生成树协议/快速生成树协议 支持802.1x基于端口接入认证

光纤压力传感器实验

光纤压力传感器实验 一、实验目的 1、了解并掌握传导型光纤压力传感器工作原理及其应用 二、实验内容 l、传导型光纤压力传感光学系统组装调试实验； 2、发光二极管驱动及探测器接收实验； 3、传导型光纤压力传感器测压力原理实验。 三、实验仪器 1、光纤压力传感器实验仪1台 2、气压计1个 3、气压源l套 4、光纤1根 5、2#迭插头对若干 6、电源线1根 四、实验原理 通常按光纤在传感器中所起的作用不同，将光纤传感器分成功能型(或 称为传感型)和非功能型(传光型、结构型)两大类。功能型光纤传感器使 用单模光纤，它在传感器中不仅起传导光的作用，而且又是传感器的敏感元件。但这类传感器的制造上技术难度较大，结构比较复杂，且调试困难。 非功能型光纤传感器中，光纤本身只起传光作用，并不是传感器的敏感元件。它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随之发生变化。所以这种传感器也叫传输回路型光纤传感器。它的工作原理是：光纤把测量对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上，实现对被测物理量的检测。为了得到较大的受光量和传输光的功率，这种传感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。光纤传感器的特点是结构简单、可靠，技术上容易实现，便于推广应用，但灵敏度较低，测量精度也不高。 本实验仪所用到的光纤压力传感器属于非功能型光纤传感器。 本实验仪重点研究传导型光纤压力传感器的工作原理及其应用电路设计。在传导型光纤压力传感器中，光纤本身作为信号的传输线，利用压力一电一光一光一电的转换来实现压力的测量。主要应用在恶劣环境中，用光纤代替普通电缆传送信号，可以大大提高压力测量系统的抗干扰能力，提高测量精度。 相关参数： l、光源 高亮度白光LED，直径5mm

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

光纤交换机ZONE的规划

SAN结构的存储区域(ZONE)的规划 在传统的没有SAN网络存在的系统中，网络中的各台主机是相互独立的，主机只能访问自己的硬盘，数据不会在存储级丧失安全性。为了是SAN网络的可用性，在部署SAN架构的时候，一般都采用了冗余的架构，为了使这些可用的设备互不影响，，使主机访问存储设备路径的唯一性，需要对SAN架构中的存储设备，光纤交换机，主机划分不同的ZONE。具体划分ZONE的方法详见下实例。一号工程在实施之初大多数都采用如下的方案，这种方案存在一定的隐患，即光纤交换机没有冗余，这种方案如果不进行ZONE的设置，可能会导致系统不能使用存储阵列的情况。我们建议个烟厂的系统管理员对一号工程的SAN网络进行检查，并对系统进行设置。 一．环境： DB2：HBA1/HBA2 WAS：HBA1/HBA2 FAST600：控制器A/控制器B SAN Switch: ibm h08或ibm h16 二．配置原则： 以一块HBA卡对应一个控制器的原则进行zone配置 连接示意图

三．具体配置操作步骤和方法： 1. 用网线连接到交换机的管理口 ＃telnet 10.77.77.77 用户名：admin 密码：password 2. 查看交换机器端口连接 ＃switchshow Area Port Media Speed State ============================== 0 0 id N2 Online F-Port 10:00:00:00:c9:42:a0:44（DB2_HBA1） 1 1 id N 2 Online F-Port 10:00:00:00:c9:45:b6:ea（DB2_HBA2） 2 2 id N2 Online F-Port 20:05:00:a0:b8:18:d2:0a（WAS_HBA1） 3 3 id N2 Online F-Port 20:04:00:a0:b8:18:d2:0a（WAS_HBA2） 4 4 id N4 Online (控制器A) 5 5 id N4 Online (控制器B)

光纤通信原理实验

光纤通信原理实验 一、实验目的： 1、了解光纤通信系统的工作原理； 2、了解光纤通信的基本特点； 3、通过波分复用解复用器件（WDM）实现双波长单纤单向音频视频通信传输； 二、光纤通信的发展过程： 到了20世纪中页，出身上海的英藉华人高锟（K.C.Kao）博士，通过在英国标准电信实验室所作的大量研究的基础上，对光波通信作出了一个大胆的设想。他认为，既然电可以沿着金属导线传输，光也应该可以沿着导光的玻璃纤维传输。并大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损耗从每公里1000分贝降低到20分贝／公里，从而有可能用于通信。从此揭开了光纤通信的帷幕。光纤通信的发展过程如表1所示。 三、光纤通信优点： 1．光波频率很高，光纤传输的频带很宽，故传输容量很大，理论上可通上亿门话路或上万套电视，可进行图像、数据、传真、控制等多种业务；目前的通信材料主要电缆、波导管、微波和光缆，电缆、波导管、微波和光缆通信容量的对比如表2所示。可以看出光缆的通信容量远远大于其它的通信材料。 表2电缆、波导管、微波和光缆通信容量的对比

2．不受电磁干扰，保密性好；损耗小，中继距离远。光纤是由非金属的石英介质材料构成的，它是绝缘体，不怕雷电和高压，不受电磁干扰，甚至包括太阳风暴也影响不到光纤通信，2000年6月8日的太阳风暴，差点使俄罗斯的一颗导航卫星失去方向。太阳风暴还会造成人造卫星的短路，许多靠卫星传播的通信业务可能因此停顿。1998 年5月，美国银河4号卫星因受太阳风暴影响而失灵，造成北美地区80%的寻呼机无法使用，金融服务陷入脱机状态，信用卡交易也中断了，有试验表明，在核爆炸发生时，地球上所有的电通信将中断，而唯有光通信几乎不受影响；光纤中传输的是频率很高的光波，而各种干扰的频率一般都比较低，所以它不能干扰频率比它高的多的光波。打个比方说，光纤中的光波好比是在万丈高空飞行的飞机，任凭地上行驶的火车、汽车如何得多，也不会影响到它的飞行。 3．光纤材料来源丰富，可节约大量有色金属(如铜、铝)，且直径小、重量轻。相同话路的光缆要比电缆轻90%～95%(光缆重量仅为电缆重量的十分之一到二十分之一)，而直径不到电缆的五分之一。通21000话路的900对双绞线，其直径为3英寸，重量为8 吨/公里；通讯量为其十倍的光缆，直径仅0.5英寸，重量仅450磅/公里。 4．耐高温、高压、抗腐蚀，工作可靠等等优点就不一一罗列了。 四、光纤通信的原理： 光纤通信系统的工作原理如图1所示： 图1 光纤通信系统的工作原理

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）