光纤技术实验(20210308230559)

1、光纤技术实验目录ZY12OFCom23B光纤通信原理实验系统简介 光纤实验箱使用注意事项 V.无源器件简介 V.I.上 篇 光 纤 光 学实验一 光纤光学基本知识演示实验 2.实验二 光纤与光源耦合方法实验 4.实验三多模光纤数值孔径（NA测量实验7实验四多模光纤插入损耗测试实验 1.0实验五单模光纤弯曲损耗测试实验 1.3实验六光纤活动连接器损耗测试实验 1.6实验七分路器插入损耗和分光比测试实验 1.9实验八波分复用器插入损耗和光串扰测试实验 2.2实验九光纤隔离器参数测量实验 2.5下 篇 光 纤 通 信 原 理 与 技 术实验一半导体激光器 P-I 特性测试实验 2.8实验二发光二极管

2、 P-I 特性测试曲线 3.2实验三模拟信号光纤传输实验 3.5实验四 数字信号光纤传输实验 3.9实验五 电话光纤传输系统实验 4.2实验六 图像光纤传输系统实验 4.5实验七 系统眼图、抖动测试实验 4.8实验八 时分复用解复用实验 5.3.实验九 波分复用技术实验 5.7.实验十 光纤线路接口码型HDB編译码实验 60实验十一 数字光接收机性能测试实验 6.62ZY 12OFCom23B光纤通信原理实验系统简介本实验箱是为配合光纤通信课程的理论教学，结合目前光纤通信工程技术最 新进展，为了提高大专院校学生实际操作和动手能力而研制开发的。一、产品的系统特点光纤 H1 型实验箱注重产品的系统

3、和功能组成， 产品的设计着重体现系统性、 先 进性、实用性，并根据市场及客户实际需求，充分考虑工艺外观结构、产品的功能 和性价比。整个系统分电接口终端、光接口终端和光传输三大部分，各自独立又相 互关联，所有模块在单独进行实验同时又可系统集联，实验灵活丰富，可设计、可 比较、可操作、可观测性强。整个系统采用 256K 和 2.048M（E1） 传输速率，既有利 于实验观测，又可以模拟实际光纤传输时的各种性能。实验紧密结合光通信新技术 的发展趋势，将波分复用和光时分复用等新技术都通过实验演示出来，简单易懂。 采用大规模的可编程逻辑器件，使得产品的开放性、可升级性强。同时为了使学生 有更大的开发和操

4、作空间，特意制作了二次开发板，并预留大量的 I/O 扩展口，可 在开发板上独立完成二次开发设计。所有实验大多采用开关控制，减小了实验操作 时的繁琐性。该实验箱融合了当今的光通信技术发展的一些新技术和新器件，并将其融入到 光纤通信原理课程当中，同时与通信原理和程控交换课程的部分原理结合，其主要 有以下特点；1、实验箱采用整板设计，特殊光器件玻璃罩保护，元器件贴片化，模块元件 布局完全对称。所有的测试钩和连接孔均有标识，深蓝色的电路板，白色丝印使得 整个电路板层次性强、美观、大方。2、实验系统将光纤通信原理和教材紧密接合，实验项目和顺序与教材保持完 全同步。通过七个方面全面实验来了解光纤通信的全过

5、程，七个方面分别是：光纤 和光缆；通信用光器件（有源器件和无源器件） ；数字光纤通信系统（光发、光收端 机）；模拟光纤通信系统；光纤通信新技术；光纤通信测量技术；光纤通信网络。3、系统采用整板上分模块的设计方式，各种系统组建灵活，可根据不同的实 验搭建成模拟、 数字、计算机、 图像、语音及混合光纤传输系统等不同的实验系统。4、电路实现上采用大规模 CPLD/FPGA使得产品的开放性和可升级的空间加大。 专门设计制作了可供学生进行二次开发实验的扩展板，并预留了大量的 I/O 口，可 以方便的使学校在原有硬件电路的基础上开发新的实验内容。5、E1标准帧结构信号和256K两种传输速率，时分复用时的复

6、用数据和复用方式灵活，使得实验箱的传送方式更加多样，在通过对比的基础上更加深入地了解复 用的原理； E1 标准帧结构形成时的话路时隙可变，更加生动、直观的体现了E1 标准帧结构的结构和形成原理；时分解复用时采用终端显示，可直观地通过对比的方 式检验复用解复用过程的正确性。6、同一实验箱中具备通用的三个低损耗光纤通信端口 （ 850nm、 1 31 0nm、 1 550nm）；光发送机和光收端机分模块设计，使得学生可以更加直观地了解激光器的调制和解 调，即电 -光，光 - 电的转换原理过程；光发送和光接收分别采用分立元件（1310nm）和集成电路（1550nm）来实现，且电路参数可调，可通过特定

7、的测试点来观测光发 送和光接收本质原理的实现过程；7、 光发送时加入自动光功率控制电路，使得激光器的输出更加稳定， 同时有利 于对自动功率控制原理的理解；光接收时在以有前置放大和主放大的基础上，加入 了信号的判决和再生，可以通过判决前后眼图的形状的不同深入的理解信号在光纤 传输中的衰减特性和光接收的原理。8、5B6B 5B1P、5B1C CMI、HDB3编译码和扰码解扰码等光纤线路码型的加入，及其各自传输时的不同特性，使得学生可以进一步了解线路码型在光传输过程中的 作用；无光告警、寿命检测电路的加入，有利于对光传输进行监测；E1 速率信号光纤传输时的不中断法误码监测、误码指示及误码率、误码扩散

8、系数的测量，使得学 生更加深一步的了解光纤传输的特性。9、 各种光无源器件的使用方法及其特性的测试，使得教学和实际紧密地结合在 了一起； 波分复用 +时分复用技术、 电话热线呼叫时交换技术的使用， 使得在两台实 验箱完成四部电话的全双工通信成为可能，从而完全模拟实际的电话通信系统；如 果在光发和光收之间加入裸光纤， 则可以实现两台实验箱几十公里长距离间的传输， 语音、图像、计算机数据信号的单光纤传输，使得实验更加完整地体现了光纤发展 新技术的要求。1 0 、整个实验系统大多采用开关控制，尽量少的使用连线，模块功能清晰，系 统结构紧凑，操作方便，并且在设计时加入了大量的保护电路，安全性强二、主机

9、箱及系统模块简介 主机箱包含了光纤通信系统设备中的各个主要组成部分，具体由以下十三个模 块组成。其印刷电路板布局图如图 0-2 所示，每个模块均留出了关键的测试孔和测 试钩，利于客户连线做系统实验以及测试用。1、电源模块：提供实验箱各模块电源。2、串口通信模块：主要用来实现实验箱与计算机之间的数据通信。3、PCM编译码模块：实现 PCM编译码的功能。4、电话信令控制模块：实现电话之间的热线接续和控制功能。5、模拟信号源模块：用于产生系统实验所需的模拟正弦波、方波信号。6、 数字信号源模块：产生系统实验所需的数字信号及24 位伪随机码，速率为 64KB/s, 其中各种数字信号和伪随机码的制可以通

10、过拨码开关来控制。7、 数字终端模块： 实现终端数字信号值的显示和读出，数据的值通过二极管发 光来显示。8、 电终端模块：实现帧同步码的产生，M序列为随机信号的产生，不同速率的 信号的复用和解复用，HDB3码的编译码。9、 光终端模块：实现光纤线路码的码型的编译码，比如5B6B、 5B1P、 5B1C、CMI、扰码和解扰码。850nm光发送850nm光接收1310 nn光发送彳卜右 光纤通信原理 众友 ZY12OFcom23BH11310 nri光接收1550nm光发送光终端1550nri光接收数字信号源数字终端电终端模拟信号源模拟信号源PC编译码PC编译码串口通信电话接口电话信令控制电话接口

11、串口通信图0-2 ZY12OFCom23BH1型光纤通信原理实验箱布局图10、 1310 nm光发送模块：实现模拟信号、数字信号在1310 nm光发送机中的光 传输及自动光功率控制功能（采用电路来实现） 。11、 1550nm光发送模块：实现模拟信号、数字信号在1550nm光发送机中的光传输及自动光功率控制功能（采用专用芯片来实现）。12、1310 nm光接收模块：实现 1310 nm光纤传输信号的接收，实现接收信号光 电转换，滤波及放大，将其恢复为标准的电脉冲数据信号13、1550nm光接收模块：实现 1550nm光纤传输信号的接收，实现接收信号光 电转换，滤波及放大，将其恢复为标准的电脉冲

12、数据信号客户可以通过上述十三个模块以及相应的配件，灵活组成各种不同光纤通信系统，如：850nm波长光纤通信系统、1310 nm波长光纤通信系统、1550nm波长光纤通信系统；同时也可以组成单模光纤通信系统、多模光纤通信系统；模拟光纤通信系统、数字光纤通信系统；时分复用传输系统和波分复用传输系统等光纤通信工程中常用的绝大多数光纤通信系统。实验系统基本组成方框图如图0-3所示：图0-3光纤传输实验系统方框图实验系统主要由光发模块、光收模块、光无源器件和辅助通信模块等组成。光发端机完成将电信号直接调制至光载波上去，采用强度调制(IM);光接收机完成光信号的解调，采用直接检测(DD,属于非相干解调。光

13、载波由半导体光源产生，由 半导体光检测器将光信号转换成电信号从而达到传输信号的目的。本实验系统可以完成模拟信号(正弦波、三角波、视频信号、音频信号)的光 纤传输，也可以完成数字信号(NRZ码、CMI码、5B6B码、5B1C码、5B1P码、计算机串口数据)的光纤传输，也可以对系统的传输性能进行测试(系统的误码率、误 码扩散系数等)；可以实现接口码型 HDB3线路码型CMI、电终端PCM码型的编译码； 也可实现四个时隙的复接、两个光波长的波分复用、时钟提取、帧信号的提取等实 用先进功能；也提供了丰富的资源，以实现二次开发实验。实验设备的具体性能指标如下：1、 电源模块输出：+5V、+12V、-5V

14、、-12V、-48V2、方波信号输出(1) 时钟信号： 32.768MHz ， 12.000MHz(2) 方波信号： 2.048MHz ， 256KHz， 64KHz ， 8KHz(3) 数字基带信号：码速率分别为2.048MHz ,256KHz ， 64KHz(4) 频率输出误差：W1%( 5)占空比 : 50% 。3、正弦波信号输出(1) 正弦波信号： 2KHz， 1KHz ， 444Hz， 25Hz，(2) 频率输出误差：W1%( 3)幅度 0V5V 连续可调4、三角波信号输出(1) 三角波信号 : 2KHz， 1KHz(2) 频率输出误差：w1%( 3)幅度： 0 5V 连续可调5、数

15、字、模拟电话( 1)话音质量要求：话音质量要求清晰，只允许有少量的脉冲噪声。( 2)其它指标无要求。13光纤实验箱使用注意事项光学器件属于昂贵易损器件，所以在实验操作过程中应加倍小心，防止光学器 件的损坏，为了保证实验顺利地进行，请注意以下事项：1、 请仔细阅读实验指导书操作步骤后开机实验，实验各测试点、跳线及开关说 明请参考附录III ，正确连接导线，以免造成光学器件和芯片的损坏。2、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。3、 光学器件属于昂贵器件， 在安装和拆卸过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须 及时向老师报告。4、实验时不可将光纤输出端对准自己或别人的眼睛，以免损伤眼睛。5

16、、 实验箱使用完毕后，请立即将防尘帽盖住光纤输入、输出端口，用光纤端面 防尘盖盖住光纤跳线端面，防止灰尘进入光纤端面而影响光信号的传输。6、若不小心把光纤输出端的接口弄脏，需用酒精棉球进行清洗。7、光纤跳线接头应妥善保管，防止磕碰，使用后及时戴上防尘帽。8、 不要用力拉扯光纤，光纤弯曲半径一般不小于30mm否则可能导致光纤折 断。9、 进行光纤传输实验时，半导体激光器驱动电流不要超过40mA发光二极管 驱动电流不要超过 60 mA。10、不要用手触摸激光器和探测器的焊点，以免烧坏激光器与探测器。无源器件简介1、光跳线：（光纤 +两端的活动连接器） 传输模式：多模、单模。活动连接器型式：FC/P

17、C ST/PC、SC/PC （两端活动连接器可相同也可不同）FC-FC 单模光跳线SC/PC-SC/PC 单模光跳线ST/PC-ST/PC 多模光跳线 说明：单模光纤为黄色，多模光纤为橙色。2、波分复用器：一般为单模耦合：接口类型： 适配器类型：FC （普遍） 尾纤类型： FC/PC、 SC/PC工作波长：1310 和 1550、 1480和 1550 等。隔离度：大于 18dB。适配器输出型（只有FC型）尾纤输出型（FC 型、SC 型）3、Y型分路器：一般为单模耦合： 接口类型： 适配器类型：FC （普遍） 尾纤类型：FC/PC SC/PC 工作波长：1310或1550。分光比：50/50、

18、10/90。适配器输出型（只有FC型）尾纤输出型（FC 型、SC 型）4、小可变衰减器:接口类型：只有 FC-FC这一种型号。法兰式小可变衰减器5、适配器：（适配器）接口类型： FC、ST、 SC。FC 型适配器SC 型适配器ST 型适配器XIII光纤光学实验一光纤光学基本知识演示实验一、实验目的1、了解光纤的基本结构2、通过具体演示，使实验者对光纤光学有基本的认识，为以后的实验打下基 础。、实验内容1、观察光纤基模场远场分布2、观察光纤输出的近场和远场图案3、观察光纤输出功率和光纤弯曲的关系三、预备知识四、实验仪器1、He-Ne激光器2、手持式光源3、光纤耦合架4、633nm单模光纤5、普通

19、通信光纤跳线6、光纤支架7、SGN-1光功率计8、手持式光功率计9、光纤切割刀五、实验步骤1、熟悉光纤的基本结构及相关知识1套1台1套1米3米1套1台1台1套1、观察光纤基模场远场分布。用光纤切割刀切制取一根约1米长的633nm单模光纤，剥去其两端的涂敷层,光学端面，然后由物镜将激光从任一端面耦合进光纤，用白屏接收光纤输出端的光光纤耦合架单模光纤光纤支架 输岀光 白屏斑，观察光场分布。 其中，中心亮的部分对应纤芯中的模场，外围对应包层中的场分布。He-Ne激光器图1-1 光纤基模场远场分布2、观察光纤输出的近场和远场图案。取一根普通通信光纤（单模、多模皆可，相对633nm为多模光纤），参照演示

20、1 的操作步骤，将 He-Ne 激光器的输出光束经耦合器耦合进入光纤，用白屏接收出 射光斑，分别观察其近场和远场图案。3、观察光纤输出功率和光纤弯曲（所绕圈数及圈半径）的关系。取一根 3 米长的普通通信光纤（有 Fc/Pc 接口），用其连接手持式光源与手持 式光功率计， 记录功率计读数； 将光纤绕于手上， 观察光纤输出功率与所绕圈数及 圈半径大小的关系。35实验二 光纤与光源耦合方法实验、实验目的1、学习光纤与光源耦合方法的原理；2、实验操作光纤与光源耦合。、实验内容1、光纤端面的制备2、光纤与光源进行耦合三、实验仪器1、 He-Ne 激光器1套2、 光纤耦合架1套3、633nm单模光纤1米4

21、、 光纤支架1套5、 光功率计1台6、 光纤切割刀1套四、实验原理 光纤与光源的耦合方法有直接耦合和经聚光器件耦合两种。聚光器件有传统的 透镜和自聚焦透镜之分。自聚焦透镜的外形为“棒”形（圆柱体） ，所以也称之为 自聚焦棒。实际上，它是折射率分布指数为2（即抛物线型）的渐变型光纤棒的一小段。直接耦合是使光纤直接对准光源输出的光进行的“对接”耦合。这种方法的操 作过程是：将用专用设备使切制好并经清洁处理的光纤端面靠近光源的发光面，并 将其调整到最佳位置（光纤输出端的输出光强最大） ，然后固定其相对位置。这种 方法简单，可靠，但必须有专用设备。 如果光源输出光束的横截面面积大于纤芯 的横截面面积，

22、将引起较大的耦合损耗。经聚光器件耦合是将光源发出的光通过聚光器件将其聚焦到光纤端面上，并调整到最佳位置（光纤输出端的输出光强最大）。这种耦合方法能提高耦合效率。耦合效率n的计算公式为100%，或P210lg 旦(dB)P2(2 1)式子中Pi为耦合进光纤的光功率 （近似为光纤的输出光功率）。F2为光源输出的 光功率。五、实验步骤（1 ）直接耦合1、 直接测量激光器的输出功率P22、切制处理好光纤光学端面3、 将切制处理好光纤光学端面，然后按示意图2-1进行耦合操作，测量输出功率P14、根据（2 1）计算耦合效率，对自己的工作进行评估He-Ne激光器光功率计光纤输入端面输出光图2-1直接耦合原理

23、示意图（2）透镜耦合1、 切制处理好光纤光学端面，然后按图2-2进行耦合操作，测量输出功率P2、根据（2 1）计算耦合效率，对自己的工作进行评估六、实验报告1、简述实验原理与目的2、叙述切制光纤端面的基本步骤3、计算直接耦合和透镜耦合的效率4、对自己的工作进行评估七、思考题1 、查阅相关文献，找出光纤与光源耦合的其他方法并进行比较。实验三多模光纤数值孔径（NA测量实验、实验目的1、学习光纤数值孔径的含义2、掌握光纤数值孔径的测量方法、实验内容1、运用远场光斑法测量多模光纤的数值孔径三、实验仪器1、He-Ne激光器2、光纤耦合架3、633nm多模光纤4、光纤支架5、光功率计6、光纤切割刀1111

24、11套套米套台套四、实验原理数值孔径（NA）是多模光纤的一个重要参数。它表示光纤收集光的本领的大小以及与光源耦合的难易程度。光纤的NA大，收集、传输能量的本领就大。1、光纤数值孔径的几种定义（1）最大理论数值孔径NAnaxtNAmax,t的数学表达式为NAmaxtno sinmaxin；n； 2式中maxi为光纤允许的最大入射角，no为周围介质的折射率，空气中为1，n1和n；分别为光纤纤芯中心和包层的折射率，n1 n；为相对折射率差。最大理论数值孔径NAmax,t由光纤的最大入射角的正弦值决定。(2)远场强度有效数值孔径NA ( NAff)远场强度有效数值孔径是通过测量光纤远场强度分布确定的，

25、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。 CCITT (国际电报 电话咨询委员会)组织规定的数值孔径指的就是这种数值孔径NA推荐值为(0.18 0.24) 0.02。2 、光纤数值孔径的测量(1)远场光强法远场光强法是CCITT组织规定的G.651多模光纤的基准测试方法。该方法对测试光纤样品的处理有严格要求，并且需要很高的仪器设备：强度可调的非相干稳定光源；具有良好线性的光检测器等。(2)远场光斑法这种测试方法的原理本质上类似于远场光强法，只是结果的获取方法不同。虽然不是基准法，但简单易行，而且可采用相干光源。原理性实验多半采用这种 方法。其测试原理如图4所示。图3

26、-1远场光斑法原理图白屏五、实验步骤1、切制处理好光纤光学端面2、 切制处理好光纤光学端面，然后按示意图3-1进行耦合操作3、在暗室中将光纤出射远场投射到白屏上 （最好贴上坐标格纸， 这样更方便） ， 测量光斑直径（或数坐标格） ，通过下面式子计算出数值孔径。NA k d式子中 k 为一常数，可由已知数值孔径的光纤标定； d 为光纤输出端光斑的 直径。4、对于未知的K,我们可以由距离 L和光斑直径d根据 =arctg（d/2L）求出， 再由NA=sin 求出NA的近似值。实验四 多模光纤插入损耗测试实验、实验目的1、了解光纤损耗的定义2、学会用插入法测量多模光纤的损耗、实验内容1、测量多模光纤

27、的衰减2、测量多模光纤的损耗实验仪器1、ZY12OFCom23BH型光纤通信原理实验箱2、850nm 光发端机3、FC接口光功率计4、万用表5、ST-FC多模光跳线6、FC-FC多模光跳线7、扰模器8、小可变衰减器（或 3km光纤）9、连接导线1台1个1台1台1 根1 根1台1个20 根四、实验原理1 、损耗机理在光纤的传输特性中，衰减是多模光纤和单模光纤共有的最重要的指标之一。 它表明了光纤对光能的传输损耗，对光纤通信系统的中继距离有着决定性的影响。 损耗的降低依赖于工艺的提高和对石英材料的研究。本实验研究无源器件多模光纤的损耗。对于光纤来说， 产生损耗的原因较复杂， 光能在光纤中传输时，

28、除了由于吸收、 散射而使光能损失外， 由于成缆敷设造成的光纤微弯和宏弯曲， 光纤的耦合和接续， 都会使光能产生附加的损失。归纳起来，产生衰减的原因大致可以分为三大类：吸 收损耗，散射损耗，附加损耗，具体如下：（ 1 ）纤芯和包层物质的吸收损耗，包括石英材料的本征吸收和杂质吸收；（ 2）纤芯和包层材料的散射损耗， 包括瑞利散射损耗以及光纤在强光场作用下 诱发的受激喇曼散射和受激布里渊散射；（ 3）由于光纤表面的随机畸变或粗糙所产生的波导散射损耗；（ 4）光纤弯曲所产生的辐射损耗；（ 5）外套损耗。这些损耗可以分为两种不同的情况：一是石英光纤的固有损耗机理，像石英材 料的本征吸收和瑞利散射，这些机

29、理限制了光纤所能达到的最小损耗；二是由于材料和工艺所引起的非固有损耗，它可以通过提纯材料或改善工艺而减小甚至消除其 影响，如杂质的吸收、波导散射等。光纤中平均光功率沿长度减少的规律为：(4-1 )Z.10P(Z) P(0)10其中P(Z)和P(0)分别为轴向距离 Z处和Z= 0处的光功率，a为光纤的衰减系 数，定义为单位长度光纤引起的光功率衰减，单位是dB/km。当Z=L时，10logP(ZL)P(0)dB/km(4-2 )这里()表示在波长处的衰减系数。应用上式时，要特别注意两点：(1) 假定光纤沿轴向是均匀的，即 与轴向位置无关。(2) 对多模光纤，必须达到平衡模分布。只有满足这样的条件，

30、测得的衰减系 数才能线性相加。2、损耗测量测量光纤损耗的方法很多，CCITT建议以剪断法为参考，插入法为第一替代法，背向散射法为第二替代法。多模光纤损耗的测量，注入条件是头等重要的。多模光纤中可以传输成百上千 个模，由于耦合条件的不同，各模携带的初始能量亦不同，传播过程中，由于模变 换、模耦合和模衰减，各模携带的能量比例不断变化，只有经过很长的传输距离后，各模传输能量的比例才能固定下来。这时才达到了平衡模分布或稳态模分布。也就 是说光纤输出端的近场分布和远场分布不再随长度而变化。随着光纤轴向均匀性的 差异和光纤所处的状态不同，达到平衡模分布的长度也不一样，一般可从几百米到 几千米不等。显然，测

31、量剪断后2m光纤的长度是远远达不到平衡模分布要求的。为了满足测量的要求，必须加速平衡模分布建立的过程，就是说，要人为地控制注入 条件和注入技术，使 12m长光纤输出端的场分布接近平衡模分布。注入技术采取 的措施包括扰模器 (scrambler )、滤模器(mode filter )和包层模剥除器(cladding stripper )等。在实验系统测试多模光纤损耗时，采用CCITT推荐的以剪断法为测试方法，用小可变衰减器替代可调衰减的多模光纤，用柱状扰模器形成平衡模分布，测试实验 框图如图4-1所示。P0图4-1多模光纤损耗测试实验框图测试方法为首先用光纤跳线接 850nm 光发端机，经过扰模

32、器扰模后测试得到 A 点处光功率Po,取下光功率计，接上待测光纤（小可变衰减器模拟），再用光功率计测试得到B点光功率Pl,代入公式（4-2）即得多模光纤的损耗。五、实验步骤1、用连接线连接电终端模块 T68（M）和T94（13_DIN）2、 将光终端模块的开关 K43打拨到“数字”，BM1打拨到“ 850nm”3、 安装好850nm光发端机，用一根ST-FC多模光跳线一端接入 850nm光发端机 经扰模器扰模后与光功率计相连。打开交流电源,打开交流电源开关,电源指示二极管 D4, D5, D6, D7, D8 亮。4、用万用表测量T97和T98两端电压（红表笔插TV+，黑表笔插TV-）。慢慢调

33、节电位器 W44（数字驱动调节），使驱动电流达到额定值，即使V=25mV5、 读出此时光功率计的数值,此数据即为没有加入小可变衰减器前的输入功率P06、 从光功率计端取下光纤，接入小可变衰减器（或待测光纤），用FC-FC多模 光纤跳线与光功率计连接7、 用光功率计测量此时的光功率数值P18、 将所测得的数值 P0、P1和代入式（4-2 ）计算所得的结果即为多模光纤的损 耗9、实验完成后,关闭交流电源,拆除各个连线,将所有的开关拨向下六、实验报告1 、简述实验原理与目的2、通过实验结果,计算得到待测光纤损耗3、对实验结果以及误差分析正确七、思考题1、 分析用剪断法测量光纤损耗中扰模器的作用,若不

34、使用扰模器, 则会对实验 结果有何影响？2、测量光纤损耗时,对光纤稍微用力拉紧,比较此时测得的光纤损耗的变化, 并分析其原因。3、查阅相关文献资料, 比较插入法测试光纤损耗与剪断法测试光纤损耗的优缺 点。实验五 单模光纤弯曲损耗测试实验、实验目的1、学习单模光纤损耗的定义2、掌握单模光纤弯曲损耗测试方法、实验内容1、测量单模光纤不同弯曲半径的损耗三、实验仪器1、ZY12OFCom23BH型光纤通信原理实验箱1台2、FC接口光功率计1台3、万用表1台4、 FC-FC单模光跳线1根5、扰模器(可选)1台6、 连接导线20根四、实验原理在单模光纤中只传输 LP01模，没有多模光纤中各种模变换、模耦合

35、及模衰减等 问题，因此其测量方法也与多模光纤有些不同。对于单模光纤而言，随着波长的增加，其弯曲损耗也相应增大，因此对1550nm波长的使用，要特别注意弯曲损耗的问题。随着光纤通信工程的发展，最低衰减窗 口 1550nm波长区的通信必将得到广泛的运用。CCITT对G.652光纤和G.653光纤在1550nm波长的弯曲损耗作了明确的规定：对G.652光纤，用半径为37.5mm松绕100圈，在1550nm波长测得的损耗增加 应小于1dB;对G.653而言，要求增加的损耗小于 0.5dB。扰模器图5-1单模光纤弯曲损耗测试实验框图此处可不用扰模器，可其它东西实现光纤的弯曲也可。弯曲损耗的测量，要求在具

36、有较为稳定的光源条件下，将几十米被测光纤耦合到测试系统中，保持注入状态和接收端耦合状态不变的情况下，分别测出松绕100圈前后的输出光功率 P1和P2,弯曲损耗可由下式计算得出。A 10lg(P/P2)(5-1)相同光纤，传输相同波长光波信号，弯曲半径不同时其损耗也必定不同，同样，对于相同光纤，弯曲半径相同时，传输不同光波信号，其损耗也不同。由于按照CCITT标准，光纤的弯曲损耗比较小，在实验中采用减小弯曲半径的 办法提高实验效果的明显性。以下是两种绕模器的缠绕方法：(a)弯曲半径R1缠绕方法(b)弯曲半径R2缠绕方法图5-2扰模器缠绕方法即先测量1310 nm光纤通信系统光纤跳线没有进行缠绕时

37、输出光功率Po，再测单模光纤跳线按照图 7中两种方法进行缠绕时的光功率Pi和P2,即可得到单模光纤传输1310 nm光波时的相对损耗值；同样，组成1550nm光纤传输系统，重复上述操作即可得到单模光纤传输 1550nm光波时的相对损耗值。实验测试框图如图5-1所示五、实验步骤1、 用连接线连电终端模块T68(M)和T92(15_DIN)。2、 将光终端模块的开关K7拨向上。3、旋开光发端(1550nmT保护帽，利用 FC-FC单模光跳线将其和光功率计连接起来。并将光功率计的波长设置为1550nm。4、 打开交流电源，打开交流电源开关，电源指示二极管D4，D5，D6，D7， D8亮。5、 读出此

38、时光功率计的数值，此数据即为没有加入扰模器前的输入功率P1。6、将光跳线和光功率计连接拆除，按照图 5-2(a)的方式将光跳线在扰模器进行缠绕后和光功率计相连，测量此时的光功率数值P2。7、 去除步骤6中的跳线缠绕方式，按5-2( b )的方式重新将光跳线在扰模器进行缠绕后和光功率计相连，测量此时的光功率数值P2。波长(nm)缠绕方法13101550不绕(光功率uW图8-2a (光功率 uW图8-2b (光功率uW损耗图 8-2a (dB)图 8-2b (dB)表5-1光纤弯曲损耗比较表8、 将所测得的数值 P1、P2和P2代入式(5-1 )计算所得的结果即为单模光 纤的弯曲损耗。9、根据以上

39、步骤和原理设计 1310 nm单模光纤损耗测试实验(注意1310 nm光端 机驱动电流调节为 25mA同时连接T68(M)和T94(13_DIN)。10、实验完成后，关闭交流电源，拆除各个连线，将所有的开关拨向下，将实 验箱还原。六、实验报告1 、字迹工整、原理分析透彻；记录并整理数据，完成表 5-12、分析比较相同波长，不同曲率半径单模光纤的弯曲损耗3、分析比较相同弯曲半径，不同波长单模光纤的弯曲损耗4、对实验结果以及误差的分析正确七、思考题1、传输相同波长信号时，为什么不同弯曲半径下光纤的损耗不同？2、相同弯曲半径时，为什么光纤传输不同波长信号损耗不同？3、查阅相关文献资料，说明影响单模光

40、纤损耗的因素还有哪些？实验六光纤活动连接器损耗测试实验、实验目的1、了解光纤活动连接器插入损耗测试方法2、了解光纤活动连接器回波损耗测试方法3、掌握它们的正确使用方法、实验要求1、测量活动连接器的插入损耗2、测量活动连接器的回波损耗三、实验仪器1、ZY12OFCom23BH型光纤通信原理实验箱1台2、FC接口光功率计1台3、万用表1台4、 FC-FC单模光跳线2根5、FC-FC适配器1个6、Y型分路器1个7、 连接导线20根四、实验原理光纤活动连接器也称为适配器或是FC-适配器，是连接两根光纤或光缆形成连接光通路且可以重复装拆的无源器件。其外形与普通电缆连接器有点相似，但其内 部结构复杂，机械

41、加工精度要求高。主要技术要求是插入损耗小，拆卸方便，互换 性好，重复插拔的寿命长。它还具有将光纤与有源器件、光纤与其它无源器件、光 纤与系统和仪表进行活动连接的功能。评价一个活动连接器的性能指标有很多，其中最重要的指标有4个，即插入损耗、回波损耗、重复性和互换性。光纤活动连接器插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接器之后，其输出光 功率相对输入光功率的分贝数，计算公式为：Il 1Olg（F0.R）（ 6-1）其中Po为输入端的光功率，P1为输出端的光功率。对于多模光纤连接器来讲，注入的光功率应当经过扰模器，滤去高次模，使光 纤中的模式为稳态分布，这样才能准确地衡量连接器的插入损耗。光纤活动连接

42、器 的插入损耗越小越好。光纤活动连接器插入损耗测试方法为：向光发端机的数字驱动电路送入一伪随 机信号（长度为24位），保持注入电流恒定。将活动连接器连接在光发端机与光功 率计之间，记下此时的光功率R;取下活动连接器，再测此时的光功率，记为将Po、Pl代入6-1式即可计算出其插入损耗。其实验原理框图如图6-1所示。活动连接器的回波损耗：向光发端机的数字驱动电路送入一伪随机信号（长度为24位），保持注入电流恒定。按照图6-2（ a）组成光功率测试系统，测得此时的光功率为Pi。将活动连接器按图6-2（ b）接入。测得此时的光功率为P2,将Pi、P2代入公式（6-2 ）即可计算出其回波损耗R （ 6-

43、2）2B图6-1活动连接器插入损耗的测量原理图五、实验步骤a、活动连接器插入损耗测量1、 用连接线连电终端模块T68（M）和T92（15_DIN）。2、将光终端模块的开关 K7拨向上。3、 旋开光发端（1550nmT保护帽，利用 FC-FC单模光跳线将其和光功率计连接起来。并将光功率计的波长设置为1550nm。4、打开交流电源，打开交流电源开关，电源指示二极管 D4，D5， D6，D7 ，D8 亮。5、读出此时光功率计的数值，此数据即为活动连接器的输入功 P0。6、拆除1550T和光功率计的连接， 用FC适配器将“ 1550nm”光发端（1550nmT） 和光功率计连接起来。8、 读出此时光功

44、率计的数值，此数据即为插入活动连接器的输出功率P1。9、将所测得的数值 R和P代入式（6-1 ）计算所得的结果即为活动连接器的插 入损耗。b、活动连接器回波损耗测量10、 保持a中连线不变，拆除活动连接器和1550nm光发端机的连接，按照图6-2（ a）将Y型分路器OUT1和1550nm光发端机连接，Y型分路器IN和光功率计 的连接，测量此时的光功率数值P1。11、按照6-2（ b）中的连接在方式在线路中接入活动连接器，利用光功率计测 量此时的光功率值 P2。12、将所测的光功率值 P1 和 P2 代入式（ 6-2）计算可得回波损耗 R。13、实验完成后，关闭交流电源，拆除各个连线，将所有的开

45、关拨向下，将实 验箱还原。六、实验报告1 、简述实验原理与目的2、根据实验结果计算活动连接器的插入损耗，3、根据实验数据计算活动连接器的回波损耗。七、思考题1 、分析活动连接器插入损耗产生原因。2、当Y型分路器的分光比为 1 : 4时，设计测试活动连接器的回波损耗实验， 并推导出计算公式。3、分析Y型分路器对光纤活动连接器回波损耗测试的影响。实验七分路器插入损耗和分光比测试实验、实验目的1、了解光无源器件， Y型分路器的工作原理及其结构2、掌握它们的正确使用方法3、掌握它们主要特性参数的测试方法、实验内容1、测量Y型分路器的插入损耗2、测量Y型分路器的附加损耗3、测量Y型分路器的分光比、实验仪

46、器1、ZY12OFCom23BH型光纤通信原理实验箱1台2、FC接口光功率计1台3、万用表1台4、FC-FC适配器1个5、Y型分路器1个6、波分复用器2个7、连接导线20根四、实验原理光通信系统的构成，除需要光源器件和光检测器件之外，还需要一些不用电源 的光通路元、部件，我们把它们统称为无源器件。它们是光纤传输系统的重要组成 部分。光无源器件包括光纤活动连接器(平面对接FC型、直接接触 PC型、矩形SC型)、光衰减器、光波分复用器、光波分去复用器、光方向耦合器(例如：Y型分路器、星型耦合器)、光隔离器、光开关、光调制器本实验重点介绍Y型分路器，下一实验重点讲光波分复用器。在应用这些无源器件时必

47、须考虑无源器件的各项指标，如Y型分路器(1分2的光耦合器)的插入损耗，分光比，波分复用器的光串扰等。下面对Y型分路器插入损耗及附加损耗及其分光比分别进行测试。Y型分路器的技术指标一般有插入损耗( Insertion Loss )、附加损耗(Excess Loss )、分光比和方向性、 均匀性等，在实验中主要测试 Y型分路器的插入损耗， 附 加损耗及分光比。就Y型分路器而言，插入损耗定义为指定输出端口的光功率相对全部输入光功 率的减少值。插入损耗计算公式为I .Li10lg( FOuti/PiN)(7-1)其中，I.Li为第i个输出端口的插入损耗，Pouti是第i个输出端口测到的光功率值，Pn是

48、输入端的光功率值。Y型分路器的附加损耗定义为所有输出端口的光功率总和相对于全部输入光功 率的减小值。附加损耗计算公式为E.L10 lgPout(7-2)Pn对于Y型分路器，附加损耗是体现器件制造工艺质量的指标，反映的是器件制 作过程带来的固有损耗；而插入损耗则表示的是各个输出端口的输出光功率状况， 不仅有固有损耗的因素，更考虑了分光比的影响。因此不同类型的光纤耦合器，插 入损耗的差异，并不能反映器件制作质量的优劣，这是与其他无源器件不同的地方。分光比是光耦合器件所特有的技术术语，它定义为耦合器各输出端口的输出功 率的比值，在具体应用中通常用相对输出总功率的百分比来表示。C.RPoUTi100%

49、(7-3)Pout例如对于Y型分路器，1 : 1或50： 50代表了输出端相同的分光比。即输出为 均分的器件。在实际工程应用中，往往需要各种不同分光比的器件，可以通过控制 制作方法来改变光耦合器件的分光比。测试Y型分路器的插入损耗、附加损耗和分光比时，其测试实验框图如图7-1所示。测试方法为：先测试出光源输出的光功率 P。，将Y型分路器接入其中组成图7-1所示图7-1 Y型分路器性能测试实验框图测试系统后，分别测出Y型分路器输出端的光功率P1和P2，代入(7-1) ,(7-2) ,(7-3)式即可得到待测 Y型分路器的性能指标。五、实验步骤a、Y型分路器插入损耗测量1、 用连接线连电终端模块T

50、68(M)和T92(15_DIN)。2、 将光终端模块的开关K7拨向上。3、 旋开光发端(1550nmT保护帽，利用 FC-FC单模光跳线将其和光功率计连 接起来。并将光功率计的波长设置为1550nm。4、 打开交流电源，打开交流电源开关，电源指示二极管D4，D5，D6，D7， D8亮。5、读出此时光功率计的数值，此数据即为Y 型分路器的输入功 PIN。6、拆除1550T和光功率计的连接，将 Y型分路器光纤接头插入“1550nm”光发端（1550nmT） 同时将Y型分路器光纤输出接头 OUT1（标有50字样，两个任何一 个都可以，这里记为 OUT1和光功率计连接起来。8、 读出此时光功率计的数

51、值，此数据即为插入Y型分路器后的输出功率 Pouti。9、 将所测得的数值 Pi和Pouti代入式（7-1）计算所得的结果即为波分复用器的 插入损耗。b 、Y 型分路器附加损耗测量10、保持 a 中连线不变，拆除 Y 型分路器 OUT1 和光功率计的连接，将功率计和 Y 型分路器 OUT2 连接起来，测量此时的光功率数值Pout2 。11、 将两次所测的值 Pouti ，Pout2和Pin代入式（7-2 ）计算所得的结果即为波分 复用器的附加损耗。c、Y 型分路器分光比测量12、 将提上所测量的值 Pout1，Fut2和Pn代入式（7-3 ），分别计算两个输出端口 的分光比。13、实验完成后，

52、关闭交流电源，拆除各个连线，将所有的开关拨向下，将实 验箱还原。六、实验报告1 、简述实验原理与目的2、 记录各实验数据，根据实验结果计算Y型分路器插入损耗和附加损耗。3、分析实验结果，误差分析正确。七、思考题1 、 Y 型分路器的分光比和实际所测得值有差异，为什么？实验八波分复用器插入损耗和光串扰测试实验、实验目的1、了解波分复用器的工作原理及其结构2、掌握它们的正确使用方法3、掌握它们主要特性参数的测试方法、实验内容1、测量波分复用器的插入损耗2、测量波分复用器的光串扰、实验仪器1、ZY12OFCom23BH型光纤通信原理实验箱1台2、FC接口光功率计1台3、万用表1台4、FC-FC适配器

53、1个5、Y型分路器1个6、波分复用器2个7、连接导线20根四、实验原理波分复用器是波分复用系统中的重要组成部分，为了确保波分复用系统的性能，赌博分复用器的一般要求是：插入损耗小、光串扰小、隔离度大、带内平坦，带外 插入损耗变化陡峭、温度稳定性好，复用路数多等。本实验主要用来测试波分复用 器的插入损耗和光串扰。1、插入损耗插入损耗是指由于增加光波分复用器 /解复用器而产生的附加损耗，定义为该无 源器件的输入和输出端口之间的光功率之比，即Po(8-1)其中Pi是发送进入输入端口的光功率；Po是从输出端口接收到的光功率。在具体的测试时，我们先用光功率计测量未加入波分复用器时的光功率Pi，再测量加入波分复用器后输出端口的光功率Po,然后带入式(8-1)后计算可得出波分复用器的插入损耗。2、光串扰的定义及其测试方法波分复用器的光串扰(隔离度)，为波分复用器输出