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光通信实验

王帅

（哈尔滨工程大学13-3班75号，黑龙江省哈尔滨市 150001）

摘要：通过光通信实验系统了解光通信系统的基本知识；学习LED光源的结构及其特性；掌握基带直接强度调制(DIM)的基本原理；学习模拟信号的脉冲频率调制(PFM)基本原理；了解数字光纤通信的基本组成；观察光纤视频传输现象。

关键词：光通信；基带直接强度调制；脉冲频率调制

Optical Communication Experiment

Wang shuai

（Harbin Engineering University, Harbin,150001,Chnia）

Abstract：Through optical communication experiment system to understand the basic knowledge of optical communication system; To study the structure of the LED light source and its characteristics; Master the principle of baseband directly intensity modulation (DIM); Study the principle of analog signal pulse frequency modulation (PFM); Understand the basic component of digital optical fiber communication; Observed phenomenon of optical fiber video transmission.

Key words：optical communication; direct base-band intensity modulation; pulse frequency modulation

0引言

1966年，美籍华人高锟博士根据介质波导理论，首次提出光导纤维可以用于光通信的理论。1976年，美国亚特兰大的贝尔实验室首先研制成世界上第一个光纤通信系统。20世纪80年代末，横跨太平洋、长达8300km以及横跨大西洋、长达6300km的海底光缆线路，先后建成并投入使用。1993年美国政府提出信息高速公路的构想，把光纤通信推进到一个新阶段。现在以光纤为主体的网络已遍布全世界。光纤通信以其传输损耗小、容量大、成本低、抗电磁场干扰、质量轻等方面的优点，成为现代通信的主流和信息社会中信息传输与交换的主要手段。

1实验原理

光通信实验系统是由光缆、光发射机和光接收机组成，两部分电路各自独立工作，电源分开，所要传输的信号由光发射机变为光信号后，经过光纤或空间传输，由光接收机接收并进行解调还原，从而实现了完整意义上的光通信。系统采用数控技术调整光源的偏置电流，电流值通过数码管显示，调节过程简单、直观、可靠。在实验系统的光接收机部分设计了专门的光功率计，可以实时显示当前的光功率当量。

光通信实验系统原理框图

2实验方法

2.1 实验仪器

实验仪器：光通信电路系统、光纤、示波器。

2.2 实验内容和步骤

2.2.1 LED光源I-P特性研究

本实验采用的LED光源，其中心波长为850nm。为获得LED的驱动电流I与输出光功率P之间的特性曲线，作如下操作：

（1）链接光纤，一端与LED光源的插座相连，另一端与PIN探测器的插座相连。

（2）通过“通信方式”键将发光机和接收机通信方式设定为模拟通信方式。

（3）光发射机通过“调制”键将调制方式切换至“DIM”档位。光接收机通过“模拟”键讲解调方式设定至“DIM”档位。此时光通信实验系统工作在模拟信号的直接强度调制方式。

（4）调制光发射机的“输入”至“MIC”，按下光发射机的“光源接入”键，并利用“光源选择”按键将光发射机光源选为LED光源，光接收机用“探测器选择”键将探测器选为“PET”。

（5）调节光发射机上的偏置电流调节键，从0mA开始逐渐加大驱动电流，每次变化1mA，将对应的响应光功率当量进行记录，不超过69nA。

（6）将光源的偏置电流降回到零附近，准备下一个实验。

2.2.2 模拟信号的直接强度调制（DIM）传输

（1）链接光纤，一端与LED光源的插座相连，另一端与PIN探测器的插座相连。

（2）通过“通信方式”键将发光机和接收机通信方式设定为模拟通信方式。

（4）调节光发射机的“输入”键至“正弦波”，按下光发射机的“光源接入”键，并利用“光源选择”将光发射机光源选择为LED光源，光接收机用“探测器选择”将探测器选择为“PET”。

（5）通过光发射机面板上的测试点TP2，测量信号原始波形，此信号即为信号1。记录信号正弦波的频率和峰—峰值。

（6）通过光接收机面板上的测试点TP2，观察信号经过光纤传输后，由探测器直接探测到的波形和经过主放大器放大后的波形，此时的波形为不完整的正弦波。

（7）增加光发射机中光源偏置电流，使光接收机测试点TP2接收到的信号刚好无失真，记录当前偏置电流值，即为不失真时对应的偏置电流。

（8）通过发射机AM旋钮增加信号1振幅，直到示波器显示的接收机解调出的信号又出现失真为止。将改变后的信号作为信号2记录信号2的频率和振幅，并找到信号2对应的不失真偏置电流。

2.2.3 模拟信号的脉冲频率调制（PFM）传输

（1）链接光纤，一端与LED光源的插座相连，另一端与PIN探测器的插座相连。

（2）通过“通信方式”键将发光机和接收机通信方式设定为模拟通信方式。

（3）光发射机通过“调制”键将调制方式切换至“PFM”档位。光接收机通过“模拟”键讲解调方式设定至“PFM”档位。此时光通信实验系统工作在模拟信号的直接强度调制方式。

（4）调节光发射机的“输入”键至“MIC”，按下光发射机的“光源接入”键，并利用“光源选择”将光发射机光源选择为LED光源，光接收机用“探测器选择”将探测器选择为“PET”。

（5）观察光发射机TP4，记录下波形的频率，此频率既为PFM调制的中心频率。

（6）将光发射机的信号输入设置为“正弦波”状态，观察光接收机TP1、TP3处波形，分别为探测器直接输出波形及解调后波形。

（7）改变光发射机的偏置电流，观察光接收机TP1、TP3处波形，体会偏置电流的变化对传输质量有无明显影响。

2.2.4数字编码传输试验

（1）链接光纤，一端与LED光源的插座相连，另一端与PIN探测器的插座相连。

（2）通过“通信方式”键将发光机和接收机通信方式设定为数字通信方式；通过“数字”键选择“CMI”档位，此时光发射机发出的为经CMI编码后的数据。

（3）用示波器观察光发射机TP6输出系统时钟信号。

（4）用示波器观察光发射机TP7，记录下该点波形。此点为发射机内部伪随机码发生器发出的15位伪随机码。

（5）用示波器观察光发射机TP8输出的CMI码。

（6）用示波器观察光发射机TP1，观测经过光纤传输及光电检测放大后的数字型号。

（7）用示波器观察光发射机TP6经过整形后的数字信号。

（8）断开光路，观察光接收机TP7、TP8、TP9，此时的信号为无外界触发信号的条件下时钟提取电路输出的时钟信号。

（9）将光路恢复，光接收机TP10为解码后的电路。观察并记录该点码型。

2.2.5视频信号的光纤传输实验

（1）链接光纤，一端与LED光源的插座相连，另一端与PIN探测器的插座相连。

（2）按下光发射机的“光源接入”键，并利用“光源选择”将发射激光源选择为LED 光源，光接收机用“探测器选择”键将探测器选为PET。

（3）通过光发射机的“视频传输”键和接收机“显示器”键将通信方式设定为视频传输方式，接通摄像头和显示器。

（4）调节发射机上的偏置电流调解按键，观察不同的偏置电流对视频信号传输的影响。

（5）调节偏置电流及“VIDEO”按钮，使显示器上的视频信号最清楚。

3 实验结果

1)LED光源I-P特性研究

2）模拟信号的直接强度调制实验数据

3）模拟信号的脉冲频率调制（PFM）传输

本机产生的脉冲频率从调制中心频率：70.8194kHZ

4结论

结果分析：利用光通信实验系统可以测量LED光源I-P特性，模拟信号的直接强度调制传输，模拟信号的脉冲频率调制（PFM）传输，数字编码传输，视频信号的光纤传输等多项实验。

误差分析：观察示波器显示的波形时视觉上造成的误差；由于示波器的数据跳动，在读数时产生误差。

本实验的应用：可视通信；激光大气通信；视话网、局域网、城域网和综合业务数字网；传输高清晰度电视数据等非话业务。

参考文献

[1]康崇，关春颖，黄宗军等.《大学物理实验》[M].哈尔滨工程大学出版社，2006.

光传输实验报告

学校代码： 10128 学号：xxxxx 专题设计实验报告题目：光纤通信实验学生姓名：X X X X 专业：X X X X 班级：X X X X 指导教师：X X X 二〇二〇年五月

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光接口：采用国际统一标准规范。SDH 仅对电信号扰码，光口信号码型是加扰的 NRZ码，信号数率与SDH 电口标准信号数率相一致。 (2)复用方式 a）低速 SDH----高速 SDH，字节间插； b) 低速 PDH-----SDH，同步复用和灵活的映射。 (3) 运行维护:用于运行维护（OAM）的开销多，OAM 功能强——这也是线路编码不用加冗余的原因. (4)兼容性:SDH 具有很强的兼容性，可传送 PDH 业务，异步转移模式信号（ATM）及其他体制的信号。 (5) SDH 复用映射示意图如图1-1所示图1-1 SDH 复用映射示意图（6） SDH 体制的缺陷 a)频带利用率低 b)指针调整机理复杂，并且产生指针调整抖动 c)软件的大量使用对系统安全性的影响 2、城域传输网的层次基于 SDH 多业务节点设备满足如下图所示从核心层、汇聚层到接入层的所有应用，可为用户提供城域网整体解决方案。

光纤通信技术习题及答案12

光纤通信概论一、单项选择题 1、光纤通信指的就是: A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 2 光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的: A 近红外区 B 可见光区 C 远红外区 D 近紫外区 3 目前光纤通信所用光波的波长范围就是: A 0、4～2、0 B 0、4～1、8 C 0、4～1、5 D 0、8～1、6 4 目前光纤通信所用光波的波长有三个,它们就是: A 0、85、1、20、1、80 ; B 0、80、1、51、1、80 ; C 0、85、1、31、1、55 ; D 0、80、1、20、1、70。 6 下面说法正确的就是: A 光纤的传输频带极宽,通信容量很大;

B 光纤的尺寸很小,所以通信容量不大; C 为了提高光纤的通信容量,应加大光纤的尺寸; D 由于光纤的芯径很细,所以无中继传输距离短。二、简述题 1、什么就是光纤通信？ 2、光纤的主要作用就是什么？ 3、与电缆或微波等电通信方式相比,光纤通信有何优点？ 4、光纤通信所用光波的波长范围就是多少？ 5、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别就是多少？光纤传输特性测量一、单项选择题 1 光纤的损耗与色散属于: A 光纤的结构特性; B 光纤的传输特性; C 光纤的光学特性; D 光纤的模式特性。 2 光纤的衰减指的就是: A 由于群速度不同而引起光纤中光功率的减少; B 由于工作波长不同而引起光纤中光功率的减少; C光信号沿光纤传输时,光功率的损耗; D 由于光纤材料的固有吸收而引起光纤中光功率的减少。

光通信实验报告

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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》试题选择题练习

要自信，绝对的自信，无条件的自信，时刻自信，即使在错的时候！！！《光纤通信》选择题练习公布精选精炼+课后精讲（QQ在线讲解）张延锋 2014/8/1 忍人之所不能忍，方能为人知所不能为！！！

选择题练习 1. 目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是 A.0.85 μm, 1.27 μm, 1.31 μm B.0.85 μm, 1.27 μm, 1.55 μm C.0.85 μm, 1.31 μm, 1.55 μm D.1.05 μm, 1.31 μm, 1.27 μm 2．在阶跃型光纤中，传输模式的传输条件为 A.V＞0 B.V＞Vc C.V＞2.40483 D.V＜Vc 3．在阶跃型光纤中，当模式处于截止的临界状态时，其特性参数 A.W＝0 B.β＝0 C.V＝0 D.U＝0 4. 下列不属于影响光电二极管响应时间的因素是 A.零场区光生载流子的扩散时间 B.有场区光生载流子的漂移时间 C.RC时间常数 D.器件内部发生受激辐射的时间 5．通常，影响光接收机灵敏度的主要因素是 A．光纤色散B．噪声C．光纤衰减D．光缆线路长度6．目前实用光纤通信系统普遍采用的调制─检测方式是 A. 相位调制—相干检测 B. 直接调制—相干检测 C. 频率调制—直接检测 D. 直接调制—直接检测7．下列属于掺铒光纤放大器泵浦光源的典型工作波长是 A.1550 nm B.1310 nm C.980 nm D.850 nm 8．下列属于描述光电检测器光电转换效率的物理量是 A. 响应度 B. 灵敏度 C. 消光比 D. 增益 9．下列属于有源光器件的是 A.光定向耦合器 B.半导体激光器 C. 光纤连接器 D. 光隔离器 10．在下列的传输码型中，不属于插入比特码的是 A. mB1P B. 4B1H C. 5B6B D. mB1C 11. 在激光器中，光的放大是通过 A．粒子数反转分布的激活物质来实现的B．光学谐振腔来实现的C．泵浦光源来实现的D．外加直流来实现的12. 下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因? A．光纤的损耗可能发生变化 B．光源的输出功率可能发生变化 C．系统可能传输多种业务 D．光接收机可能工作在不同系统中 13. 光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出一部分作为测试用时，需用 A．光衰减器B．光耦合器C．光隔离器D．光纤连接器14. 使用连接器进行光纤连接时，如果接头不连续时将会造成 A．光功率无法传输 B．光功率的菲涅耳反射

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光通信技术实验报告实验一光通讯系统WDM系统设计实验目的 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.使用OptiSystem模拟仿真WDM系统的各项性能参数，并进行分析。实验原理光波分复用系统简介光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原，这种复用技术不仅适用于单模或多模光纤通信系统，同时也适用于单向或双向传输。波分复用系统的工作波长可以从0.8μm到1.7μm，由此可见，它可以适用于所有低衰减、低色散窗口，这样可以充分利用现有的光纤通信线路，提高通信能力，满足急剧增长的业务需求。 WDM光通信结构组成 1)滤波器：在WDM系统中进行信道选择，只让特定波长的光通过，并组织其他光波长通过。可调谐光滤波器能从众多的波长中选出某个波长让其通过。在WDM系统的光接收机中，为了选择所需的波长，一般都需依赖于其前端的可调谐滤波器。要求其有宽的谱宽以传输需要的全部信号谱成分，且带宽要窄以减小信道间隔。 2)复用器/解复用器（MUX/DEMUX）：将多个光波长信号耦合到一路信道中，或使混合的信号分离成单个波长供光接收机处理。一般，复用/解复用器都可以进行互易，其结构基本是相同的。实际上即是一种波长路由器，使某个波长从指定的输入端口到一个指定的输出端口。实验软件介绍 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

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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

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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

《光纤通信技术》试题.doc

2014-2015年度《光纤通信技术》期末考试试题 1 .用图示的方法介绍现代数字光纤通信系统构成，并简述各主要部分的功能？（10分） 1、答：X 光发送机 0 ?---------------------------- □----------------------------- □ （1）光发送机功能：将数字或者模拟电信号加载到光波上，并耦合进光纤中进行传输（2）光放大器功能：补偿光信号在通路中的传输衰减，增大系统的传输距离（3）光接收机功能：将光信号转换回电信号，恢复光载波所携带的原信号 2 .用图示的方法介绍光发射机的构成，并简要说明各部分的功能？简单阐述直接调制和外调制的区别？（10分） 3.请用图示的方法简述光纤的构成，比较单模与多模光纤的区另 U?光纤数值孔径是衡量光纤什么的特性物理量？对于光纤

输入信号光掺钳光纤光隔离器. + 八光隔离器光滤波器！ Z\ 输出 !信号光通信系统而言，是否光纤数值孔径越大越好？（10分） 4.由于光纤本身导致通信系统性能下降的因素有哪些？如何克服？（10分） 5.用图示的方法说明掺钥光纤放大器EDFA的工作原理和构成, 各部分的作用是什么？掺钳光纤放大器级联后增益不平坦情况恶化，列举两种解决方法？（10分） 1.掺钳光纤放大器主要由一段掺钳光纤，泵浦光源，光隔离器，光耦合器构成5'。采用掺银单模光纤作为增益物质，在泵浦光激发下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大；2'泵浦光和信号光一起由光耦合器注入光纤：2'光隔离器的作用是只允许光单向传输，用于隔离反馈光信号，提高性能。2，滤波器均衡技术：采用透射谱与掺杂光纤增益谱反对称的滤波器使增益平坦° 2' 增益钳制技术:监测放大器的输入光功率，根据其大小调整泵浦源功率,从而实现增益钳制，是目前最成熟的方法° 2 6 .请简要阐述波分复用技术的工作原理，并用图示的方法说明？（10 分） 7.简述受激布里渊散射与受激拉曼散射的概念？它们有什么区另U? （io分） 8.请说出五种你所了解的无源光器件的名称，并简述其用途？光耦合器

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

光纤通信技术试题1及答案

一、填空题（20分) 1、目前光纤通信所用光波得光波波长范围为:0、８～1、8μm,属于电磁波谱中得近红外区。 2、光纤得典型结构就是多层同轴圆柱体，它由、与三部分组成. 3、光纤通信中常用得三个低损耗窗口得中心波长就是: , ，；最低损耗窗口得中心波长就是在: 。 4、光纤得色散分为色散色散与色散。 5、光与物质得粒子体系得相互作用主要有三个过程就是：，，；产生激光得最主要过程就是: 。６、光源得作用就是将变换为；光检测器得作用就是将转换为. 二、单项选择题(15分） 1光纤通信指得就是：［Ｂ] A以电波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介得通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介得通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介得通信方式。 2 光纤单模传输条件，归一化频率V应满足：［Ｂ］ -－－-A—V>2、40５——--—－B－V〈２、405-——－－-C- V＞3、832————－D- Ｖ〈3、832 3 使用连接器进行光纤连接时,如果接续点不连续，将会造成:[Ｃ］ A 光功率无法传输； B 光功率得菲涅耳反射; Ｃ光功率得散射损耗； D 光功率得一部分散射损耗，或以反射波形式返回发送端。 4 在激光器中，光得放大就是通过：［Ｃ] A 光学谐振腔来实现; B 泵浦光源来实现； C粒子数反转分布得激活物质来实现; D 外加直流来实现. ５掺铒光纤得激光特性：［B] A主要由起主介质作用得石英光纤决定; B 主要由掺铒元素决定; C 主要由泵浦光源决定; D 主要由入射光得工作波长决定. 三、（15分)如图所示,用射线理论分析子午光线在阶跃光纤中得传输原理.

光纤耦合实验报告

篇一：光纤测量实验报告光纤测量实验报告课程名称：光纤测量实验名称：耦合器光功率分配比的测量学院：电子信息工程学院专业：通信与信息系统班级：研1305班姓名：韩文国学号：13120011 实验日期：2014年4月22日指导老师：宁提纲、李晶耦合器光功率分配比的测量一、实验目的： 1. 理解光纤耦合器的工作原理； 2. 掌握光纤耦合器的用途和使用方法； 3. 掌握光功率计的使用方法。二、实验装置：ld激光器，1 ×2光纤耦合器，2 ×2光纤耦合器，tl-510型光功率计，光纤跳线若干。 1. ld激光器半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生激光的器件。.其工作原理是通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。电注入式半导体激光器，一般是由砷化镓（gaas）、硫化镉（cds）、磷化铟(inp)、硫化锌(zns)等材料制成的半导体面结型二极管，沿正向偏压注入电流进行激励，在结平面区域产生受激发射。本实验用的ld激光器中心频率是1550nm。 2. 光功率计光功率计（optical power meter ）是指用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗的仪器。在光纤系统中，测量光功率是最基本的，非常像电子学中的万用表；在光纤测量中，光功率计是重负荷常用表。通过测量发射端机或光网络的绝对功率，一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量。 3. 耦合器光纤耦合器是一种用于传送和分配光信号的光纤无源器件，是光纤系统中使用最多的光无源器件之一，在光纤通信及光纤传感领域占有举足轻重的地位。光纤耦合器一般具有以下几个特点:一是器件由光纤构成，属于全光纤型器件;二是光场的分波与合波主要通过模式耦合来实现;三是光信号传输具有方向性。光纤耦合器是光纤与光纤之间进行可拆卸(活动)连接的器件，它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使其介入光链路从而对系统造成的影响减到最小。对于波导式光纤耦合器，一般是一种具有y型分支的元件，由一根光纤输入的光信号可用它加以等分。在本实验中所用的1 ×2耦合器光功率分配比理论值为1:9，而2 ×2耦合器光功率分配比理论值为1:1。三、实验内容：测量耦合器两输出端的功率，计算功率分配比。四、实验原理： 2 ×2 光纤耦合器亦称x型光纤耦合器，它是一种应用最为广泛的定向耦合器件。该种耦合器主要依靠倏逝场的作用实现耦合，使两根光纤纤芯相互靠近，可以实现光功率的有效耦合。

光通信各个章节测试题

1、光通信与光纤通信的含义一样吗？ A.光通信的范围大于光纤通信 B.两者完全一样 C.两者根本不是一回事 D.光纤通信的范围大于光通信正确答案：A 2、早期光通信与现代意义的光纤通信最主要的区别主要是什么？ A.早期光通信传输内容（信息）无法量化、传输易受外部环境影响；现代意义光纤通信传输内容经过编码，可以可靠地进行长距离传输。 B.早期光通信是模拟的，现代意义的光纤通信是数字的。 C.早期光通信噪声大，现代意义的光纤通信噪声小。 D.早期光通信传输距离远，现代意义的光纤通信传输距离近。正确答案：A 3、2009年，高琨因为光纤通信理论上的巨大贡献，获得了哪一项诺贝尔奖？ A.医学奖 B.化学奖 C.物理奖 D.数学奖正确答案：C 4、按照光纤通信系统所使用的传输频段（信号波长）进行分类，以下哪一个不属于光纤通信系统？ A.超长波长系统。 B.短波长系统。 C.长波长系统。 D.射频波长系统。正确答案：D 5、下面不属于光纤通信系统三个基本组成部分的是 A.光放大器 B.光发射机 C.光纤 D.光接收机正确答案：A 1、光源的作用是：( ) A.产生输入光波信号 B.将电信号电流变换为光信号功率，即实现电-光转换 C.产生输入光功率 D.光波对电信号进行调制，使其载荷信息在光纤中传输正确答案：B 解析：A、描述不够准确C、和选项A一样D、同选项A一样，不够准确完整 2、光电二极管的主要作用是：( ) A.将接收的光功率全部转换为电功率，即满足能量守恒定律 B.将接收的光信号功率转换为倍增电流，即实现信号的放大 C.将接收的光功率一部分转换为电功率，一部分转换为热量 D.将接收的光信号功率变换为电信号电流，即实现光-电转换

上海大学理学院物理系光通信技术习题(含答案)..

光纤通信第一章 1.3 将两根1km长的光纤连接在一起。假设每根光纤的损耗为5dB, 连接损耗为1dB。如果输入功率是2mW，计算由这两根光纤构成的传输线的输出功率。 1.4 一台接收机需要10mW的输入光功率。如果将系统的总损耗增加到50dB，试问光源需要发送的功率是多少？ 10个。试计算检1.14 假设有波长为0.8um的光束入射到光检测器上，每秒入射光子数为10 测器上的入射光功率。如果此光检测器将光转换成电流的效率是0.65mA/mW，试问产生的电流是多大？ 1.23 为了正常工作，光接收机需要-34dBm的功率。假设从接收机到光源的系统总损耗为31dB。试问光源的发送功率（以mW为单位）需要多大？

1.27 -60dBm和60dBm的差值（以W表示）是多少？（注意在这种情况下，有无正负号是很关键的。） 1.28 考虑一个系统，连接器损耗为5dB，光纤损耗为25dB，耦合损耗（光源到光纤）是15dB，系统中有一个增益为10dB的放大器。试计算系统的总损耗（以dB为单位）。

第二章 2.5 用焦距为20mm 、直径为10mm 的透镜聚焦一束均匀的准直光束，假设波长为0.8um 。试计算聚焦光斑的尺寸。 2.8 假设高斯光束的波长为0.8um ，光斑尺寸为1mm ，计算其发散角。如果用这束光对着月球，则在月球表面的光斑尺寸为多大？（地球和月球之间的距离为8 108.3 m 。）在距离为1km 和10km 处，光斑尺寸又为多大？

2.9 一根6000km的海底玻璃光纤电话线路穿越大西洋，连接美国和法国。（a）通过这条线路传送信息需要多长时间？（b）通过卫星线路，将信息从美国传到法国需要多长时间？卫星在美国和法国之间的地面上空22000英里处。（c）如果两个人通过这两根不同的线路通话时，会感觉到传输时延吗？

光传输通信基本原理

第一部分光传输通信基本原理第一章、光纤通信原理第一节、光纤通信的概念一、光纤通信的概念光纤通信概念：利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。典型的光纤通信系统方框图如下：模拟信息模拟信息数字光纤通信系统方框图从图中可以看出，数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。发送端的电端机把信息（如话音）进行模/数转换，用转换后的数字信号去

调制发送机中的光源器件LD，则LD就会发出携带信息的光波。即当数字信号为“1”时，光源器件发送一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发送一个“空号”（不发光）。光波经低衰耗光纤传输后到达接收端。在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机再进行数/模转换，恢复成原来的信息。就这样完成了一次通信的全过程。其中光发送机的调制方式有两种：直接调制也称内调制（一般速率小于等于2.5GB/S时）；间接调制也称外调制（一般速率大于2.5GB/S时）。二、光纤通信的特点 1、通信容量大 2、中继距离长 3、保密性能好 2、适应能力强 5、体积小、重量轻、便于施工和维护 6、原材料来源丰富，潜在的价格低廉第二节、光纤的导光原理一、全反射原理我们知道，当光线在均匀介质中传播时是以直线方向进行的，但在到达两种不同介质的分界面时，会发生反射与折射现象，如图2.5所示。

图2.5 光的反射与折射根据光的反射定律，反射角等于入射角。根据光的折射定律： n Sin n Sin 1222θθ= （2.2）其中n 1为纤芯的折射率，n 2为包层的折射率。显然，若n 1>n 2，则会有θ2>θ1。如果n 1与n 2的比值增大到一定程度，则会使折射角θ2≥90°，此时的折射光线不再进入包层，而会在纤芯与包层的分界面上掠过（θ2=90°时），或者重返回到纤芯中进行传播（θ2>90°时）。这种现象叫做光的全反射现象，如图2.6所示。

光通信实验报告

光通信实验报告实验一：测量光纤耦合效率【实验简介】：光线主要用于通信、光纤传感、图像传送以及光能传递等方面。由于光纤制造技术的不断进步，光线内部的损耗越来越小，因此在实际应用中提高光源与光纤之间的耦合效率是提高系统传输效率的重要技术之一。【实验目的】： 1.了解光纤特性，种类 2.掌握光纤耦合的基本技巧及提高耦合效率的手段 3.熟悉常用的耦合方法【实验装置示意图】：【实验数据】：光纤输出光功率：0.78mW 光纤输入光功率：1.9mW 耦合效率为：0.78/1.9*100%=41.1% 【实验思考总结】耦合时，因为起始的光强较弱，用探测器检测效果不明显。可以先用目测法，观察输出光斑的亮度。等到达到一定的亮度之后，在接入探测器，观察示数。调节时，首先调节高度，然后调节俯仰角，最后在调节左右对准度与旋转方向。实验二：测量光纤损耗【实验目的】：通过测量单模光纤的衰减值，了解测量光纤损耗的常用方法：插入法（实际测量中很多器件的插损、损耗都使用这种方法）。【实验原理】：光源发出的光通过光的注入系统输入到短光纤中，并通过光纤活动连接器与光功率计接通。首先测量短光纤的输出功率P1，然后通过光纤连接器接入被测光纤，测量长光纤的输出功率P2，则光纤的总损耗为

A=10lg P1 P2 (dB) 被测光纤的长度为L，则光纤的损耗系数为 α=A L (dB/km)【实验装置示意图】：【实验数据】：光纤长度L：6km 波长为1310nm的数据

实验三：测量光纤的数值孔径【实验简介】：光纤的数值孔径大小与纤芯折射率、纤芯-包层相对折射率差有关。光纤的数值孔径表示光纤接收入射光的能力。【实验目的】：了解测量数值孔径的方法，对远场法有初步了解。【实验原理】：远场强度有效数值孔径是通过光纤远场强度分布确定的，它定义为光纤远场辐射图上光强下降到最大值的5%处的半张角的正弦值。【实验装置示意图】【实验数据】光功率最大值为162.5nW，下降到5%时对应的角度为8.5°和-8.3° 【数据处理】光纤的数值孔径： =0.146 NA=sin8.5°??8.3° 2 实验四：测量光纤的模场直径和折射率分布曲线【实验目的】： 1.通过近场法测量光纤的折射率分布曲线，对近场法有一定了解 2.通过近场法测量多单模光纤的模场直径，了解了解并掌握近场法测量多模光纤模场直径的方法【实验原理】 1.近场法是利用光纤输出端面上的光强度来测量光纤的部分几何参数的典型方

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）