光纤部分实验报告通信工程专业综合实验

1、通信工程专业综合实验报告 光通信部分 姓名 学号 班级 通信 上课时间 周二下午16:2018:10 第8章 光纤传输系统实验一 激光器P-I特性测试实验1.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2.实验仪器1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱1台2、FC接口光功率计1台3、FC/PC-FC/PC单模光跳线1根4、万用表1台5、连接导线 20根3.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，是一种阈值器

2、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3050°，水平发散角为030°），与单模光纤的耦合效率高（约3050），辐射光谱线窄（0.11.0nm），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。 P

3、-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流尽可能小，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，消光比大，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。在实验中所用到半导体激光器输出波长为1310nm，带

4、尾纤及FC型接口。半导体激光器作为光纤通信中应用的主要光源其性能指标直接影响到系统传输质量，因此PI特性曲线的测试了解激光器的性能是非常重要的，半导体激光器驱动电流的确定是通过测量串联在电路中的R110上的电压值。电路中的驱动电流在数值上等于R110两端电压与电阻之比。为了测试更加精确，实验中先用万用表测出R110的精确值，计算得出半导体激光器的驱动电流，然后用光功率计测的一定驱动电流下半导体激光器发出激光的功率，从而完成PI特性的测试，并可根据PI特性得出半导体激光器的斜率效率。图1 LD半导体激光器P-I曲线示意图4.实验内容 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。5.

5、实验步骤测量半导体激光器功率和注入电流的关系，并画出PI关系曲线。以下实验步骤可在实验箱左上方的1 310 nm光端机发送模块或右上方的1 550 nm光端机发送模块上各自独立进行。 1）电路部分的操作 （1）关闭系统电源，将激光器工作模式选择开关（跳线 SS01）置于“模拟”位置，使光发模块中LD连接处于模拟信号传输工作状态。 （2）将光发送模块中模拟发送部分的电位器 WS04“幅度” 旋钮和 WS05“偏流”旋钮分别反时针旋至最左端，从而使无模拟驱动信号输入，直流偏置电流达到最小值。 （3）将跳线开关（KS02）的跳线帽拨出，使其处于断开状态，在“模拟电流”测量插孔（TPS07、TPS08

6、）上串接一只电流表。 2)光路部分操作 （1）在光发送模块LD尾纤法兰盘处，小心插入一根光跳线的活动连接器。 （2）光跳线另一端的活动连接器连接到光功率计(注意操作过程动作要轻，旋紧过程要适度)，同时打开光功率计申源开关.井将波长选择到与所测试的激光器的工作波长一致。 （3）检查各部分正确无误后，打开实验箱交流电源开关。 （4）将“模拟偏置”电位器WSOS从最左端位置开始，顺时针方向缓慢调节，使送人激光器的直流偏置电流逐渐增大，在可调范围内观察电流表的电流值变化和光功率计的读数变化过程。 （5）缓慢细致地从头调节电位器WSOS，使所测得的电流从最小值开始，以1mA为间隔取整数填入表格中，依次测

7、量对应的光功率值。（6） 完成实验后关闭交流电开关。将跳线开关（KS02）的跳线帽还原。拆下光跳线及光功率计，将尾纤法兰盘套帽盖好，实验箱还原并将各仪器摆放整齐。 6.实验结果（1310nm）I/mA67891011121314151634P/dBm-38.59-37.03-35.35-33.34-30.36-19.12-14.48-12.31-10.84-9.80-8.82-2.48P/mW0.021090.024650.029160.035650.048030.147780.235040.292000.338240.375310.413951.2816（1）分别画出 1 310 nm激光器

8、或 1 550激光器的PI曲线，并加以分析。 （2）整理所有实验数据，参考图 8-3 画出 PI曲线。 （3）说明所测试的激光器的阈值电流大约数值。 答：Ith=10mA（4）回答以下思考题。 激光器的阈值电流Ith对光信号传输有何影响？答：阈值是所有激光器的属性，它标志着激光器的增益与损耗的平衡点，即阈值以后机关器才开始净增益。只有谐振腔内的增益达到能够克服损耗，才能建立起稳定的光震荡，输出谱线尖锐，方向性好的激光，而增大增益的方法就是加大半导体激光器的注入电流，因此阈值的大小决定着器件的功耗，也就决定着器件的连续工作时间和使用寿命：阈值电流低，功耗低，连续工作时间长，使用寿命长，工作稳定性

9、高。如果阈值高，则同时要提高信号中的直流分量，才能减少信号的失真，提高调制性能，而且从功耗的角度来讲，直流成分高的系统其功耗一定高，这样对系统运行的稳定性是一个影响。实验二 光发信机接口指标测试1实验准备工作 （1）预习光发信机接口指标。 （2）了解发送光功率和消光比的含义。 2实验目的 （1）了解数字光发端机平均发送光功率的指标要求，并掌握测试方法。 （2）了解数字光发端机消光比的指标要求，并掌握测试方法。 3实验环境及相关设备 JH5002A+型光纤通信实验系统、光功率计、FC-FC光跳线、万用表。 4实验基本原理 平均发送光功率是指在外加伪随机二进制序列作为测试信号的情况下，用光功率计在

10、数字光发信机输出光接口处直接测试得到光功率，此数值即为数字光发信机的平均发送光功率。采用伪随机码型可使发送数码具有“1”、“0”等概率的特点。 平均发送光功率与输入的码型有关，NRZ码与RZ码相比，其占空比分别为100、50，因而NRZ码的平均光功率比RZ码大一倍，即 3 dB。另外，平均发送光功率是在额定偏置电流和调制电流条件之下测得的，否则结果会有偏差。 消光比是指数字驱动电路输入为全“1”码时光发信机的平均发送光功率P1，与数字驱动电路输入为全“0”码时光发信机的平均发送光功率 P0 之比的对数表达值，将测得的光功率P1、P0代入式（8-1）即得到光发送机的消光比： EXT = 10lg

11、 P1/P2 （8-1） 光通信系统消光比太大，说明此时预偏置电流太小或没有，调制电流的增大要先经过低于 LD 阈值的一段区域才能进入激射区，这时会出现较大的时延，影响光通信系统的传输速率；消光比太小，则调制深度浅，这时会出现平均发送光功率很大而“1”、“0”码对应的光功率差值却不大的情况，使接收端有用的光功率摆幅减小，因而影响系统的接收灵敏度。 5实验内容及步骤 1）光发信机平均发送光功率的测试 （1）确保实验箱交流开关处于关闭状态，将跳线开关SS01 插向“数字”端，使光发送模块处于数字传输状态。（2）将光跳线的一端的金属活动连接器与光发送端口的法兰盘对接，注意双手操作，一手保持器件间的同

12、轴性，一手小心地推动活动连接器插入法兰盘，并保证活动连接器的凸起部分与法兰盘凹槽完全吻合，然后微微拧紧固定帽。 （3）将光跳线的另一端与光功率计的法兰盘端口对接，操作方法同（2）。并将光功率计根据实际测试的波长调到 1 310 nm或 1 550 nm挡。 （4）连接测试线，即取实验测试线一根，一端连接数字电路模块（数字传输系统一）板上“加扰模块”中的“加扰输出”，或“CMI编码模块”中的“输出数据”，另一端连接 1 310 nm或 1 550 nm光发信机的“数字输入”接口，向光发信机送入“1”、“0”等概率的数字信号。 （5）打开实验箱交流开关，使实验系统正常工作。 （6）用光功率计测量此

13、时光发信机的光功率，即为光发信机的平均发送光功率，注意记录光发信机的平均光功率3次，取平均值。 （7）完成实验后关闭交流电源开关。 2）数字光发信机的消光比测试 （1）保持实验内容1）部分必要的实验测试状态。 （2）将光发信机“数字输入”旋钮上方的输入选择跳线开关置于“ALL 0”位置，此时将直流低电平送入光发信机，激光器所得到的码型为全“0”码，测得此时光发信机输出的光功率为P0。 （3）将光发信机“数字输入”旋钮上方的输入选择跳线开关置于“ALL 1”位置，此时将直流高电平送入光发信机，激光器所得到的码型为全“1”码，此时测得光发信机输出的光功率为P1。 （4）将上面测试得到的P0和P1代

14、入式（8-1）即得光发送机的消光比。 （5）做完实验后关闭交流电源开关，拆除实验导线，拆下光功率计，将实验箱还原，将各实验仪器摆放整齐。 6.实验报告要求 （1） 记录光发信机的平均光功率3次，取平均值并填入表中。1550nm： 第一次第二次第三次平均值-2.85-2.86-2.85-2.853（2） 通过实验数据计算光发信机的消光比。测得P0=-8.60，P1=-4.50EXT=10lg(p1/p0)=10lg(-8.60/-4.50)=2.81（3）回答以下思考题。 光纤通信系统中的消光比的大小对系统传输特性有何影响？为什么？ 答：消光比直接影响光接收机的灵敏度,从提高接收机灵敏度的角度希

15、望消光比绝对值尽可能大，有利于减少功率代价，但也不是越大越好。消光比大会使激光器的图案相关抖动增加。实验三 光纤传输系统测试1实验准备工作 预习实验系统的模拟信号光纤传输系统原理。 2实验目的 （1）了解模拟信号光纤传输系统的通信原理。 （2）了解模拟信号光纤通信系统的基本结构。 （3）掌握各种模拟信号的传输机理。 3实验环境及相关设备 20MHz及以上双踪示波器、JH5002A+型光纤通信实验系统。4实验基本原理 通过本实验，可以了解和熟悉光纤模拟信号传输系统的组成，用示波器观察光发送模块和光接收模块的模拟信号波形，通过调整模拟信号的幅度和频率，改变激光器偏置电流的大小，深入理解激光器的偏置

16、电流对信号传输的影响。模拟信号光纤传输方式如图 8-4所示。 模拟信号的传输方式，是用模拟信号直接控制光源的发光强度，然后经过光纤进行传输；光纤传输系统的另一种方式是把模拟信号数字化后，对光源进行数字调制，然后再将调制好的数字信号进行光纤传输，对方经过光电转换后，再经过数字信号的译码将模拟信号还原成原始的模拟信号，其光纤传输方式如图 8-5 所示，这种方式实际就是光纤数字传输系统。本实验采用模拟信号直接控制光源发光强度的方式。 5实验内容及步骤 本实验对不同频率、不同幅度的正弦信号（或方波信号、三角波信号）通过光纤进行传输，观察信号幅度和激光器偏置电流的调整对信号传输产生的影响。以下实验步骤以

17、实验箱左上方的 1 310 nm光发信机模块为例进行讲述，1 550 nm光发信机模块的测试方法与其相同。 （1）关闭系统电源，用一根光跳线连接1 310 nm光端机模块的TX端法兰盘和RX端法兰盘。将激光器工作模式选择开关（跳线 SS01）置于“模拟”位置，使光发信模块中LD连接处于模拟信号传输状态。 （2）将光发信模块中模拟发送部分的 WS04“幅度” 旋钮和 WS05“偏流”旋钮分别旋至中间位置。 （3）打开系统电源，将示波器连接到模拟信号源模块的正弦波（或三角波、方波）输出端口，调节频率旋钮使正弦波频率为 1 kHz，调节幅度旋钮，使幅度为 1 V 的峰-峰值，然后用实验测试线将信号连

18、接到光发信模块的模拟信号输入端口（TPS02）。 （4）用示波器在光接收模块的模拟信号输出端口观察输出信号，通过调节光发信模块中的电位器 WS04（模拟幅度）和 WS05（模拟偏流），以及光接收模块中的电位器 WR01（增益调节），得到最佳传输的模拟信号，利用示波器的两个通道进行波形对比。 （5）分别调整模拟信号源的信号频率和幅度，重复进行上述观测并对输入输出波形进行比较。 恢复输入正弦波频率为 1 kHz，幅度为 1 V 的峰-峰值，反时针调节光发信模块中的电位器WS05（模拟偏流），减小模拟偏流，观察接收波形的失真情况。 6实验报告要求 （1）记录整理并列表描述实验所用的波形、频率和幅度，

19、画出所观察到的发端和收端波形，并进行比较。 （2）回答以下思考题。 当送到光发送机输入端的模拟信号幅度过大时会出现什么现象？当发送模拟信号的激光器偏流过小时会出现什么现象？试根据PI特性曲线进行分析说明。 答：根据P-I曲线，当发送信号幅度过大时，功率会趋于饱和，变化很小，维持在一个水平线上，当过小（小于阈值电流时），功率基本为零。 如何确定传输系统的频率和幅度范围？ 答：如果是模拟信号，应该偏置到线性区，否则易失真，就像三极管的饱和、截止会失真一样。如果是数字信号，关系不大。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，可以减小光信号的非线性失真。一般来说，半导体激光

20、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更大。7.心得体会 在实验一中我们测量了半导体激光器的平均发送光功率和注入电流的关系，并绘制出了P-I特性曲线图，以及阈值电流对光信号传输的影响，通过动手操作，我对半导体激光器的发光原理有了更加深刻的认识。在实验二中了解数字光发端机平均发送光功率的指标要求，以及数字光发端机消光比的指标要求，通过动手操作，掌握了数字光发射机平均输出光功率和消光比的测试方法，使我对数字光发端机有了更深刻的理解。在实验三中，我们通过对不同幅度

21、，不同频率的正弦信号进行光纤传输，使我了解了光纤模拟信号传输系统的组成和原理。在实验过程中，通过调整输入模拟信号的幅度和频率发现输出波形的变化，总结得出了结论。经过这三个实验，我对光纤传输系统有了更加全面的理解，也巩固了课堂上学到的知识。第7章 光无源器件特性测试实验三 无源光耦合器特性测试1实验准备工作 （1）了解光耦合器的基本原理。（2）预习光耦合器特性的测试方法。 2实验目的 （1）了解光耦合器的工作原理及其结构。 （2）掌握光耦合器的正确使用方法。 （3）掌握光耦合器的主要特性参数的测试方法。 3实验环境及相关设备 JH5002A+型光纤通信原理实验箱 1台 光功率计 1台 FC/PC

22、 光纤活动连接器 2个 FC/PC Y型光分路/合路器（分光比10 : 90） 1个 4实验基本原理 光耦合器又称为光定向耦合器（Directional Coupler），用于对光信号实现分路、合路、插入和分配，其工作机理是光波导间电磁场的相互耦合。 1）光耦合器的分类 光耦合器的种类很多，最基本的耦合器可以实现两波耦合。从结构上看，两个入口的光耦合器有如下几种类型。 第 1 类光耦合器件为微光元件型，这种类型多数采用自聚焦透镜为主要的光学构件，利用/4 的自聚焦透镜可以把汇聚或发散的光线变成平行光线，也可以把平行光线变成汇聚或发散的光线，这一特点可以用来实现两束光线的耦合。 第 2 类光耦合

23、器件是利用光纤熔锥成形，用两根以上的光纤经局部加热融合而成，首先去掉光纤的覆层，再在熔融拉伸设备上平行安装两根光纤，局部加热融合，并渐渐将融合部分的直径从200 m左右拉细到2040 m左右。由于这种细芯中的光场渗透到包层中，两个纤芯之间就会产生光的耦合，控制拉伸的程度即可以控制耦合比，附加损耗和分光比由光纤选型和熔融拉伸工艺所决定，借助计算机的精密控制，自动熔融拉伸设备可不间断地监测分光比和拉伸量，使制得的光纤耦合器平均插入损耗达 0.1 dB 以下，分光比精度达 1以下。星形耦合器是这种结构最典型的一种形式，如图7-15所示。 第 3 类光耦合器件采用光纤磨抛技术，将两根光纤磨抛后的楔形斜

24、面对接胶黏，再与另一根光纤的端面黏结。其附加损耗可以低于 1 dB，隔离度大于 50 dB，分光比可由 1 : 1至1 : 100。 第 4 类光耦合器件用平面波导技术实现，运用先进的平面薄膜光刻、扩散工艺，可得到一致性好、分光比精度也高的光耦合器，但耦合到光纤的插入损耗较大。 在上述各类光耦合器中，熔锥型光纤耦合器制作方便，容易与外部光纤连接，能耐受较高的机械振动和温度变化，且价格便宜，因此这种类型的光耦合器件应用最多。 2）2×2单模光纤耦合器的结构 2×2单模光纤耦合器方框图如图 7-16所示。 2×2 单模光纤耦合器按应用目的可分别制成性能不同的两类器件，

25、一类是光分路器/合路器，另一类是波分复用器（又称光分波器/合波器）。光分路器/合路器工作于一个波长，对光信号实现分路、合路；而波分复用器则工作于两个或两个以上不同的波长，实现不同波长光信号的合路或根据波长进行光信号的分路。 3）光分路器/合路器的性能指标 当光分路器/合路器工作于一个波长时，假设光源接于端口 1，则光功率耦合到端口3 和2，几乎没有光功率折返过来耦合到端口4；而当光源接于端口4时，也几乎没有光功率折返过来耦合到端口1。另外，根据器件的光路可互易性，端口1、4可以与端口2、3对调。这种耦合器的技术指标如下。 （1）工作波长，通常取 1 310 nm 或 1 550 nm。 （2）

26、附加损耗Lf ： 式中，P1注入端口1的光功率；P2、P3分别为端口 2、3 输出的光功率。良好的2×2 单模光纤耦合器的附加损耗可小于0.2 dB。 （3） 分光比（或分束比）Ri 分光比值的大小可以根据应用要求而定。 （4） 分路损耗Li ： （5）反向隔离度Lr ： 通常要求 Lr>55 dB。（测量反向隔离度时，须将端口2、3 浸润于光纤的匹配液中，以防止光的反射。） 除上述指标外，还有偏振灵敏度R、光谱响应范围、机械性能和温度性能等项指标。 5实验内容及步骤 该实验可在实验箱左边上方的1 310 nm光端机发送模块或右边上方的1 550 nm光端机发送模块上各自独立进

27、行。主要是对光分路/合路器性能指标进行测试，做实验前做好准备工作，按图7-17连接好测试设备，连接尾纤、连接器和光无源器件时要注意定位槽方向。 1）电路部分操作 （1）关闭系统电源，将激光器工作模式选择开关（跳线 SS01）置于“模拟”位置，使光发信模块中LD连接于传输模拟信号状态。 （2）将光发信模块中模拟发送部分的 WS04“幅度”旋钮反时针旋至最左端，使无模拟驱动信号输入，WS05“偏流”旋钮顺时针旋至最右端，使直流偏置电流达到最大值。 2）光路部分操作 （1）在光发送模块的LD尾纤法兰盘处，小心插入一根光跳线一端的活动连接器。 （2）光跳线另一端的活动连接器连接到光功率计。 （3）打开

28、光功率计电源开关，并选择光功率计的工作波长与所测试的LD波长一致。 3）打开实验箱交流电源开关 4）输入端至各支路输出端分路损耗的测量 用光功率计测量 1 310 nm光源经尾纤输出在“a”点的光功率Pa，然后将信号接入光分路器的输入端口；用光功率计测量支路一（“b”点）光功率Pb 及支路二（“c”点）光功率 Pc，记录测量结果并将测试数据分别填入表 7-2 和表 7-3，计算光分路器各支路分路损耗值。表72 50%光分路器分路衰耗输入功率/dBm输出功率/dBm插入损耗/dBPa: -4.04Pb: -6.01-1.72Pa: -4.04Pc: -6.26-1.90表73 10%光分路器分路

29、衰耗（b支路为10%，c支路为90%）输入功率/dBm输出功率/dBm插入损耗/dBPa: -1.51Pb: -11.50-8.82Pa: -1.51Pc: -2.32-1.865）分光比测量 在上述测量条件下，用光功率计再次测量光功率Pb及 Pc。记录测量结果，填入表 7-4、表 7-5，计算光分路器分光比。表74 50%光分路器分光比 输入功率/dBm总输出功率/dBm计算分光比/%Pb: -4.26P总功率： -6.0969.95Pc: -1.8330.05表75 10%光分路器分光比（b支路为10%，c支路为90%）输入功率/dBm总输出功率/dBm计算分光比/%Pb: -1.07P总

30、功率： -11.688.65Pc: -10.6791.35 6）波长特性测量 分析1 310 nm（或 1 550 nm）波长分路器使用1 550 nm（1 310 nm）波长时对分路损耗和分光比的影响，根据测试数据填写表7-6，计算分路损耗和分光比，分析波长的变化对分路及分光比的影响。表76 波长特性测量输入功率/dBm输出功率/dBm分路损耗/dBPa: -1.51Pb:-8.66-7.58Pc:-4.12-4.36输出功率/dBm总输出功率/dBm计算分光比/%Pb:-8.66P总功率：-12.7867.76Pc:-4.1232.24 7）合波定向特性测量 按图7-18连接好测试设备。连

31、接尾纤、连接器和光无源器件时注意定位销的方向。 用光功率计测量1 310 nm光源经尾纤输出在支路一（“a”点）的光功率Pa，然后用光功率计测量光合路输出（“b”点）的光功率 Pb，用光功率计在支路二（“c”点）测量返回的光功率Pc，根据上述测量数据，将测量结果填入表7-7，计算光合路器回波损耗。表77 合波定向特性测试 支路一输入功率/dBm输出功率/dBm计算损耗/dBPa: -1.51定向输出Pb: -2.47-2.14返回输出Pc: -27.77-12.656实验报告要求 （1）将测量结果填入相关表格，计算光分路器各分路损耗、分光比、光合路器的回波损耗。并对计算结果进行分析。 （2）回

32、答以下思考题。 合波定向特性测试说明了什么问题？ 答：合成波定向特性测试说明一路损耗中的插入损耗几乎等于附加损耗与分光比损耗的和，但是这并不意味着插入损耗包含这两者。 波长的变化对光分路损耗和分光比有何影响？ 答：光分路器的分光比与传输光的波长有关，例如一个光分路在传输1.31 微米的光时两个输出端的分光比为50：50；在传输1.5m的光时，则变为70：30（之所以出现这种情况，是因为光分路器都有一定的带宽，即分光比基本不变时所传输光信号的频带宽度）。所以在订做光分路器时一定要注明波长。第9章 光波分复用传输系统实验一 光波分复用器特性测试1实验准备工作 （1）了解光波分复用器的原理。 （2）

33、预习光波分复用器指标测试方法。 2实验目的 （1）了解光波分复用器的工作原理及其结构。 （2）掌握光波分复用器的特性参数测试和正确使用方法。 3实验环境及相关设备 JH5002A+型光纤通信原理实验箱 1个 光功率计 1台 1310/1550 光波分复用器 2只 FC/PC 光纤跳线 4根 4.实验基本原理 在做实验前，需要对波分复用器的基本原理及其性能有初步的了解，波分复用光纤传输系统如图9-1 所示。当该传输系统工作于两个不同的波长时，假设端口 l注入的光波是由波长1、2两个光波合成的，则光波经波分复用器内部传输后，1只能从端口2、3中一个特定的端口输出，而光波2 只能从另一个特定的端口输

34、出。作为波分复用器的单模光纤耦合器可单向运用，也可双向运用。 在单向运用时，两个不同波长的光波分别从端口2、3注入，则端口1有两个波长的合成光波输出，这是合波器；反之，两个不同波长的合成光波从端口1注入，端口2、3分别有一个波长的光波输出，这是分波器。合波器和分波器分别应用在波分复用光纤传输系统的发送端和接收端。 在双向运用时，正方向和反方向传输的光波的波长不同，两个波分复用器分别置于双向光纤传输系统的两端，在这种情况下，波分复用器起的作用是波长隔离作用。双向光纤传输系统如图9-2 所示。 波分复用器的合波状态应用较多，例如，在掺饵光纤放大器中将 980 nm 或 1 480 nm波长的泵浦（

35、Pump）光与1 550 nm波长的信号光合成起来注入掺饵光纤。 2）波分复用器主要技术指标 （1）工作波长1、2。本实验系统的工作波长1、2分别为 1 310 nm 和 1 550 nm。 （2）插入损耗Li。根据图9-1，发端波分复用器插入损耗的定义为： 从式（9-1）可知，当工作波长为1 时，插入损耗就是波长为1的输入光功率 P1与输出光功率 P2之比的分贝数，当工作波长为2时，插入损耗就是波长为2的输入光功率 P1与输出光功率P2之比的分贝数。良好的波分复用器的插入损耗可小于 0.5 dB。 （3）波长隔离度 L；是指一个波长的光功率串扰另一工作波长的输出串扰程度，一般用分贝数来描述。

36、L值一般应达到20 dB 以上。波长隔离度的定义为： （4）光谱响应范围：通常指插入损耗小于某一容许值的波长范围。要根据应用要求而定。除此以外还有机械性能和温度性能指标。一个典型的 1.31 m/1.55 m熔锥型单模光纤波分复用器的谱损曲线如图9-3所示。（5）波分复用器的光串扰：波分复用器的光串扰测量原理框图如图 9-4 所示。 在图9-4 中，波长为1 310 nm、1 550 nm的光信号经波分复用器合波复用以后输出的光功率分别为 P1、P2，经解复用后，将各输出端口不同波长的光功率记为 Pmn。其中，m 表示端口特定的理论输出波长，m=1表示 1 310 nm，m=2表示 1 550

37、 nm；而n表示实际输出的波长与端口理论波长的匹配状况，n=1表示匹配，n=2表示不匹配。因此，匹配情况是从1310窗口输出 1 310 nm的光功率，记为P11，或从 1550窗口输出1 550 nm的光功率，记为P21，而不匹配情况是从1310窗口输出1 550 nm的光功率，记为P12或从 1 550窗口输出 1 310 nm的光功率，记为P22。显然，P12和P22就是串扰光功率。因此，光串扰可以用式（9-3）和式（9-4）计算： 由于便携式光功率计不可能在测量波长1 550 nm的光功率时完全滤除波长1 310 nm的光功率，也不可能在测量波长 1 310 nm的光功率时完全滤除波长

38、 1 550 nm的光功率，所以改用下面的方法进行光串扰的测量可以提高测量精度。 测量 1 310 nm的光串扰的方框图如图 9-5(a)所示，测量 1 550 nm的光串扰的方框图如图 9-5(b)所示。 波分复用器实际测量得到的光串扰为： 5实验内容及步骤 以下实验步骤可在实验箱左上方1 310 nm光发信模块或右上方的1 550 nm光发信模块上各自独立进行。 1）波分复用器的插入损耗测量 （1）关闭系统电源，按图9-1将光跳线接入光发信模块的光输出端法兰盘。 （2）连接导线：将光发信机工作方式选择跳线 SS01插在“数字”端（上边）。用实验导线将数字电路模块（数字传输系统一）板上的任意数字输出信号（如“复接模块”中的“复接数据”、“加扰模块”中的“加扰输出”、“CMI编码模块”中的“输出数据”、“5B6B编码模块”中的“输出数据”等）与光发送模块的“数字输入”端口相连。 （3） 开启系统电源，用光功率计测量此时的输出光功率P2。1310nm1550nm-14.21dBm-25.06dBm（4） 将发端波分复用器接入（图 9-1），测得此时的光功率P1。（5）将P1代入式（9-1）计算传输系统发端波分复用器的插入损耗。 2）波长隔离度测量 （1）关闭系统电源，按图 9-1 将光发