光纤通信技术实验ppt课件

1、 光纤通讯技术实验光纤通讯技术实验主讲教师：主讲教师： 陈寿坤陈寿坤 电工电子实验中心电工电子实验中心实验目录实验目录v实验一实验一 模拟信号光纤传输实验模拟信号光纤传输实验v实验二实验二 数字调制原理实验数字调制原理实验 v实验三实验三 光发射机性能测试实验光发射机性能测试实验v实验四实验四 光接纳机原理实验光接纳机原理实验v实验五实验五 自动光功率控制实验自动光功率控制实验 v实验六实验六 用户接口实验用户接口实验 v实验七实验七 光纤传输系统实验光纤传输系统实验实验一实验一模拟信号光纤传输实验模拟信号光纤传输实验一、实验目的一、实验目的 1 1 、了解模拟信号光纤系统的通讯原、了解模拟信

2、号光纤系统的通讯原理。理。 2 2 、了解完好的模拟信号光纤通讯系、了解完好的模拟信号光纤通讯系统的统的 根本构造。根本构造。二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1光纤通讯原理实验箱光纤通讯原理实验箱 1 1台台 2 2、20MHz20MHz双踪模拟示波器双踪模拟示波器 1 1台台 3 3、万用表、万用表 1 1台台 4 4、FC/PC-FC/PCFC/PC-FC/PC单模光跳线单模光跳线 1 1根根 5 5、衔接导线、衔接导线 2020根根三、实验原理三、实验原理1 1、从调制信号的方式来看，光调制可分为模、从调制信号的方式来看，光调制可分为模拟信号调制和数字

3、信号调制。模拟信号调制拟信号调制和数字信号调制。模拟信号调制直接用延续的模拟信号如话音、模拟图像直接用延续的模拟信号如话音、模拟图像信号等对光源进展调制。由于发光二极管信号等对光源进展调制。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根本上与说，是指阈值电流以上线性部分根本上与注入电流成正比，而且电流的变化转换为光注入电流成正比，而且电流的变化转换为光频调制呈线性，所以可以直接调制。频调制呈线性，所以可以直接调制。 图1-1 发光二极管模拟调制原理图2 2、延续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，、延续的模拟信号电流叠加在直

4、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。电路实现上，信号的非线性失真。电路实现上，LEDLED的模拟的模拟信号调制较为简单，利用其信号调制较为简单，利用其P-IP-I的线性关系，的线性关系，可以直接利用电流放大电路进展调制，实验箱可以直接利用电流放大电路进展调制，实验箱模拟信号调制电路如图模拟信号调制电路如图1-21-2所示。所示。图图1-2 LED1-2 LED模拟调制电路模拟调制电路123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:9-Feb-2002 Sheet of

5、File:D:光纤光纤H第二板原理图第二板原理图pcb.ddbDrawn By:Q20R445R31R447E21W91T96VCCCR471R472LED测试端口测试端口图图1-3 1-3 模拟信号光纤传输系统图模拟信号光纤传输系统图模拟信号源模拟信号源信号处置单元信号处置单元光发送器件光发送器件光接纳器件光接纳器件信号处置单元信号处置单元光纤光纤图图1-4 1-4 模拟信号源电路原理图模拟信号源电路原理图123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:16-Dec-2004Sheet of File:D:光纤H13bh.ddbDrawn B

6、y:1T101T7CON1R36R389R391C12C15R393R37R80R103R49C10R81E72C14C13R50E73W31KTP881K32184U82A567U82BVCC-5V四、实验内容四、实验内容 1 1、用衔接线衔接模拟信号源模块、用衔接线衔接模拟信号源模块1 1的的T10T10正弦波和正弦波和T96(13_AIN)T96(13_AIN)。 2 2、用、用FC-FCFC-FC光纤跳线将光纤跳线将1310nm1310nm光发端机光发端机1310nmT1310nmT与与1310nm1310nm光收端机光收端机1310nmR1310nmR衔接起来。衔接起来。 3 3、将

7、开关、将开关BM1BM1拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K43K43拨为拨为“模拟，将开关模拟，将开关BM2BM2拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K30K30拨为拨为“通讯，将电位器通讯，将电位器W44W44逆时针旋转到最逆时针旋转到最小。小。 4 4、翻开交流电源开关，电源指示二极管、翻开交流电源开关，电源指示二极管D4D4，D5D5，D6D6，D7D7，D8D8亮。亮。5 5、用双踪示波器丈量、用双踪示波器丈量T10T10处的波形，同时调理处的波形，同时调理“幅度调理电位器，使得正弦波幅度在幅度调理电位器，使得正弦波幅度在4V4V以以下。下。6 6、顺时针调

8、理电位器、顺时针调理电位器W9W9模拟驱动调理和模拟驱动调理和W45W45幅值调理，使得测试钩幅值调理，使得测试钩TP114TP114处的波处的波形幅度为形幅度为20V20V且无明显失真。且无明显失真。7 7、用双踪示波器的两个探头同时丈量、用双踪示波器的两个探头同时丈量TP108TP108LTLT和和TP114(13_OUT)TP114(13_OUT)处的波形，分别调理处的波形，分别调理电位器电位器W9W9模拟驱动调理和模拟驱动调理和W45W45幅值调幅值调理，察看模拟信号调制的过程。理，察看模拟信号调制的过程。8 8、将模拟信号源的、将模拟信号源的T10T10换成换成T7T7三角波和三角波

9、和T96(13_AIN)T96(13_AIN)衔接，按照以上步骤衔接，按照以上步骤6 6、7 7做实验做实验察看三角波信号光纤传输时调制过程。察看三角波信号光纤传输时调制过程。9 9、根据以上实验设计、根据以上实验设计2K2K正弦波和三角波的传正弦波和三角波的传输实验，输实验，2K2K的正弦波和三角波由模拟信号源的正弦波和三角波由模拟信号源模块模块2 2产生。产生。1010、实验完成后，封锁交流电源，撤除各个连、实验完成后，封锁交流电源，撤除各个连线，将一切的开关拨向下，将实验箱复原。线，将一切的开关拨向下，将实验箱复原。五、本卷须知五、本卷须知 1 1、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是、上

10、电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管脚部分。管脚部分。 2 2、实验箱运用过程中应有防静电措施，以、实验箱运用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。防静电损坏光学器件。 3 3、光学器件属于昂贵器件，在安装和装配、光学器件属于昂贵器件，在安装和装配过程中请留意轻拿轻放，遇到问题须及时向过程中请留意轻拿轻放，遇到问题须及时向教师报告。教师报告。 4 4、实验时不可将光纤输出端对准本人或他、实验时不可将光纤输出端对准本人或他人的眼睛，以免损伤眼睛。人的眼睛，以免损伤眼睛。六、预习思索题六、预习思索题 1 1、光纤传输系统能否传输数字信号，为什、光纤传输系统能否传输数字信号，为什么？么？ 2 2

11、、分析和比较、分析和比较LDLD模拟信号调制与模拟信号调制与LEDLED模拟信模拟信号调制的异同点，并指出其优缺陷。号调制的异同点，并指出其优缺陷。七、实验报告七、实验报告 1 1、记录并画出各模拟信号的波形，对模拟、记录并画出各模拟信号的波形，对模拟信号光传输前后的波形进展比较。信号光传输前后的波形进展比较。 2 2、简述模拟信号光纤传输过程；比较、简述模拟信号光纤传输过程；比较LDLD与与LEDLED模拟信号调制的效果。模拟信号调制的效果。 3 3、对实验结果以及实验结果的分析正确。、对实验结果以及实验结果的分析正确。 实验二实验二数字调制原理实验数字调制原理实验一、实验目的一、实验目的

12、1 1、掌握光发送机的组成原理。、掌握光发送机的组成原理。 2 2、了解半导体激光器和发光二极管的、了解半导体激光器和发光二极管的P-IP-I特特性曲性曲 性曲线及其调制信号的波形。性曲线及其调制信号的波形。 3 3、掌握几种常见的数字调制电路的原理、掌握几种常见的数字调制电路的原理二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1光纤通讯原理实验箱光纤通讯原理实验箱 1 1台台 2 2、20MHz20MHz双踪模拟示波器双踪模拟示波器 1 1台台 3 3、万用表、万用表 1 1台台 4 4、FC/PC-FC/PCFC/PC-FC/PC单模光跳线单模光跳线 1 1根根 5

13、5、衔接导线、衔接导线 2020根根三、实验原理三、实验原理 1 1、在数字光纤通讯系统中，光源发出的光、在数字光纤通讯系统中，光源发出的光 可以看作是光频载波，经过驱动电路的调制，可以看作是光频载波，经过驱动电路的调制，使其承载荷信息。数字信号的光调制普通都使其承载荷信息。数字信号的光调制普通都采用直接光强调制方式进展调制。这种将电采用直接光强调制方式进展调制。这种将电信号经过调制使其变为光信号的过程称为数信号经过调制使其变为光信号的过程称为数字信号的光调制。字信号的光调制。 图图2-1 2-1 光发送机原理组成框图光发送机原理组成框图 2 2、LEDLED时利用其有源区中自发辐射的器件，时

14、利用其有源区中自发辐射的器件，只需给它加电流，就会发出荧光。同时只需给它加电流，就会发出荧光。同时LEDLED具具有较好的输出功率随电流任务呈线性变化的有较好的输出功率随电流任务呈线性变化的特点特点 图图2-2 LED2-2 LED的的P-IP-I特性曲线和调制波形特性曲线和调制波形 3 3、当输入、当输入SiSi为为“0 0时，时，T1T1截止，截止，VBBVBB为参考为参考电压，电压，T2T2导通，电流流经导通，电流流经LEDLED而发光；而发光；SiSi为为“1 1时，时，T2T2截止，截止，T1T1导通，导通， LED LED因无电流流过因无电流流过而不发光。这是一种能满足而不发光。这

15、是一种能满足LEDLED驱动电流的要驱动电流的要求的电路，其负载电源稳定，容易调整，便求的电路，其负载电源稳定，容易调整，便于与于与LDLD驱动电路兼容，运用灵敏，维护方便。驱动电路兼容，运用灵敏，维护方便。 图图2-3 LED2-3 LED射极耦合驱动电路射极耦合驱动电路123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-Dec-2004 Sheet of File:D:指导书实验指导书原理图原理图.ddbDrawn By:RLEDVCC T1C SiT2RVBB 4 4、LDLD是利用在其有源区中受激发射的器件，只是利用在其有源区中受激发射

16、的器件，只需在任务电流超越阈值电流的情况下，才会输出需在任务电流超越阈值电流的情况下，才会输出激光，因此是有阈值的器件。由图激光，因此是有阈值的器件。由图2-42-4可见，图可见，图中的中的IthIth是是LDLD的阀值电流。可见驱动的阀值电流。可见驱动LDLD光源器件光源器件发光必需是直流偏置电流发光必需是直流偏置电流IbIb和信号电流即调制和信号电流即调制电流电流ImIm的共同作用。的共同作用。 图图2-4 LD2-4 LD的的P-IP-I特性曲线和调制波形特性曲线和调制波形 5 5、图、图4-44-4所示的驱动电路为双端信号反向输所示的驱动电路为双端信号反向输入，由于入，由于T1T1、T

17、2T2的基极所加的信号大小相等、的基极所加的信号大小相等、相位相反，这样可以进一步提高电路的开关相位相反，这样可以进一步提高电路的开关速度。这种驱动电路温度稳定性、抗干扰的速度。这种驱动电路温度稳定性、抗干扰的性能都比较好。同时由于射极耦合电阻性能都比较好。同时由于射极耦合电阻ReRe的的负反响作用，保证了负反响作用，保证了LDLD调制电流调制电流ImIm的稳定性。的稳定性。图图4-4 4-4 适用化的适用化的LDLD的驱动电路的驱动电路 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-Dec-2004 Sheet of File:D:指导

18、书实验指导书原理图原理图.ddbDrawn By:LDVCC T1 SiT2ReIbIb+ImU?NOTRRRRR四、实验内容四、实验内容 1 1、用导线衔接电终端模块、用导线衔接电终端模块T68T68和和T94T94 2 2、将开关、将开关BM1BM1拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K43K43拨为拨为“数字，将电位器数字，将电位器W44W44逆时针旋转到最小。逆时针旋转到最小。 3 3、用万用表丈量、用万用表丈量T97T97TV+TV+和和T98(TV-)T98(TV-)之之间的电阻值电阻焊接在间的电阻值电阻焊接在PCBPCB板的反面，找板的反面，找出所测电压与半导体激光器

19、驱动电流之间的出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的关系关系V VIR110IR110。 4 4、翻开交流电源，此时指示灯、翻开交流电源，此时指示灯D4D4、D5D5、D6D6、D7D7 D8 D8亮。亮。 5 5、将电位器、将电位器W46W46阈值电流调理逆时针旋转阈值电流调理逆时针旋转 究竟。究竟。 6 6、渐渐调理电位器、渐渐调理电位器W44W44数字驱动调理，用数字驱动调理，用 万用表丈量万用表丈量T97T97TV+TV+和和T98(TV-)T98(TV-)两端电压两端电压 使之为使之为25mv25mv。观测此过程中无光告警二极管。观测此过程中无光告警二极管 察看二极管察看二极管D11

20、D11的发光情况。的发光情况。7 7、用示波器丈量测试钩、用示波器丈量测试钩TP108(LT)TP108(LT)的波形，并的波形，并记录下来，同时用示波器的另一通道丈量输记录下来，同时用示波器的另一通道丈量输入的数据入的数据T94(13_DIN)T94(13_DIN)，经两者进展比较，察，经两者进展比较，察看其之间的区别和一样点。看其之间的区别和一样点。8 8、调理电位器、调理电位器W46W46阈值电流调理，用万用阈值电流调理，用万用表丈量表丈量T97T97TV+TV+和和T98(TV-)T98(TV-)两端电压红两端电压红表笔插表笔插T97T97，黑表笔插，黑表笔插T98T98，察看此时的万

21、，察看此时的万用表的读数值的变化。用表的读数值的变化。 9 9、改动电位器、改动电位器W44W44和和W46W46的数值，此时重新的数值，此时重新察看步骤六中两点的电压变化。察看步骤六中两点的电压变化。 1010、根据以上实验步骤设计、根据以上实验步骤设计850nm850nm光端机的光端机的数字驱动原理实验。数字驱动原理实验。 1111、实验完成后，封锁交流电源，撤除各个、实验完成后，封锁交流电源，撤除各个连线，将一切的开关拨向下，将实验箱复原。连线，将一切的开关拨向下，将实验箱复原。五、本卷须知五、本卷须知 1 1、激光器的驱动电流值不能大于、激光器的驱动电流值不能大于60mA,60mA,否

22、否那么由烧毁激光器的危险。那么由烧毁激光器的危险。 2 2、实验箱运用过程中应有防静电措施，以、实验箱运用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。防静电损坏光学器件。 3 3、光学器件属于昂贵器件，在安装和装配、光学器件属于昂贵器件，在安装和装配过程中请留意轻拿轻放，遇到问题须及时向过程中请留意轻拿轻放，遇到问题须及时向教师报告。教师报告。 六、预习思索题六、预习思索题 1 1、在、在LDLD器件的驱动电路中，为什么需求直器件的驱动电路中，为什么需求直流偏置电流流偏置电流IbIb的共同作用？的共同作用？七、实验报告七、实验报告 1 1、根据实验的结果画出激光器条之后的波、根据实验的结果画出

23、激光器条之后的波形，并和输入信号的波形进展比较。形，并和输入信号的波形进展比较。 2 2、分析图、分析图4-44-4中激光器调制电路的原理。中激光器调制电路的原理。 实验三实验三 光发射机性能测试实验光发射机性能测试实验一、实验目的一、实验目的 1 1、了解数字光发端机输出光功率的、了解数字光发端机输出光功率的目的目的 要求。要求。 2 2、掌握数字光发端机输出光功率的、掌握数字光发端机输出光功率的测试方法。测试方法。 3 3、了解数字光发端机的消光比的目、了解数字光发端机的消光比的目的要求。的要求。 4 4、掌握数字光发端机的消光比的测、掌握数字光发端机的消光比的测试方法。试方法。二、实验仪

24、器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1光纤通讯原理实验箱光纤通讯原理实验箱 1 1台台 2 2、20MHz20MHz双踪模拟示波器双踪模拟示波器 1 1台台 3 3、万用表、万用表 1 1台台 、FCFC光功率计光功率计 台台 5 5、FC/PC-FC/PCFC/PC-FC/PC单模光跳线单模光跳线 1 1根根 6 6、衔接导线、衔接导线 2020根根三、实验原理三、实验原理1 1 、光发送机、光发送机 光发送机是数字光纤通讯系统中的三大组光发送机是数字光纤通讯系统中的三大组成部分光发送机、光纤光缆、光接纳机成部分光发送机、光纤光缆、光接纳机之一。其功能是将电脉冲信号变换

25、成光脉冲之一。其功能是将电脉冲信号变换成光脉冲信号，并以数字光纤通讯系统传输性能所要信号，并以数字光纤通讯系统传输性能所要求的光脉冲信号波形从光源器件组件的尾纤求的光脉冲信号波形从光源器件组件的尾纤发射出去。发射出去。 2 2 、光发送机的目的：、光发送机的目的： 输出光功率是指给光发端机的数字驱动输出光功率是指给光发端机的数字驱动电路送入一伪随机二进制序列作为测试信号，电路送入一伪随机二进制序列作为测试信号，用光功率计直接测试光发端机的光功率，此用光功率计直接测试光发端机的光功率，此数值即为数字发送单元的输出光功率。输出数值即为数字发送单元的输出光功率。输出光功率必需坚持恒定，要求在环境温度

26、变化光功率必需坚持恒定，要求在环境温度变化或或LDLD器件老化的过程中，其输出光功率坚持器件老化的过程中，其输出光功率坚持不变。不变。3 3 、消光比、消光比 消光比定义式如下式消光比定义式如下式4-14-1，P0P0是给光发是给光发端机的数字驱动电路发送全端机的数字驱动电路发送全“0 0码，测得码，测得的光功率，的光功率，P1P1是给光发端机的数字驱动电是给光发端机的数字驱动电路发送全路发送全“1 1码，测得的光功率，将码，测得的光功率，将P0P0，P1P1代入公式代入公式1 1： 即得到光发端机的消光比。即得到光发端机的消光比。 消光比的值与光源任务电流有一定的关系，消光比的值与光源任务电

27、流有一定的关系，普通当发送普通当发送“0 0时，任务电流应在阀值附时，任务电流应在阀值附近，实验时可调理相应的驱动电流值。近，实验时可调理相应的驱动电流值。01lg10PPEXT 4 4、本实验采用、本实验采用4M4M速率的伪随机测试信号作速率的伪随机测试信号作为信号源，伪随机码测试信号为为信号源，伪随机码测试信号为24241 1位，经位，经过察看三种不同光纤通讯系统过察看三种不同光纤通讯系统850nm850nm、1310nm1310nm和和1550nm1550nm传输传输NRZNRZ码的输出光功率和码的输出光功率和消光比，比较其输出光功率和消光比异同点消光比，比较其输出光功率和消光比异同点及

28、其影响要素，同时察看驱动电流对输出光及其影响要素，同时察看驱动电流对输出光功率和消光比的影响。功率和消光比的影响。 5 5、图、图1 1中是由中是由MC10116MC10116和和Q8Q8、Q21Q21组成数字组成数字驱动电路。驱动电路。MC10116MC10116为数字接口电路送出为数字接口电路送出ECLECL电平的双路信号电平的双路信号Q Q和和Q/Q/，Q8Q8、Q21Q21组成差分高组成差分高速驱动电路。速驱动电路。W44W44为精细可调电位器，经过调为精细可调电位器，经过调理可改动理可改动LD131LD131激光器的驱动电流。激光器的驱动电流。 图图1 1 数字光驱动电路数字光驱动电

29、路 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:23-Mar-2005Sheet of File:D:光纤光纤H第二板原理图H1PCBH1_PCB.DDBDrawn By:R439R440R443R410R411R444Q8VCCCR448Q21W44TP108R446R453R871T971T98VCCCVCCCVCC1/AOUT2AOUT3/AIN4AIN5/BOUT6BOUT7VEE8/BIN9BIN10VBB11/CIN12CIN13/COUT14COUT15VCC116U1041T94VCCC1122334455667788BM1

30、3267LED851PD+1LD+2LD-3PD-4J16四、实验内容四、实验内容 a a、1550nm1550nm数字光发端机平均光功率及消光比测数字光发端机平均光功率及消光比测试。试。 1 1、用导线衔接电终端模块、用导线衔接电终端模块T68(M)T68(M)和和T92(15_DIN) T92(15_DIN) 2 2、将拨码开关、将拨码开关K35K35的值拨为的值拨为“00000000。 3 3、用、用FC-FCFC-FC光纤跳线将光纤跳线将1550T1550T输出端与输出端与FCFC接口光接口光功率计衔接，构成输出光功率测试系统。功率计衔接，构成输出光功率测试系统。4 4、翻开交流电源，

31、此时指示灯、翻开交流电源，此时指示灯D4D4、D5D5、D6D6、 D7D7、D8D8亮。亮。 5 5、将光功率计调至、将光功率计调至15501550波长档，用光功率计波长档，用光功率计 丈量此光阴发端机的光功率，即为光发端机的丈量此光阴发端机的光功率，即为光发端机的输出光功率。输出光功率。6 6、撤除导线、撤除导线T68(M)T68(M)和和T92(15_DIN)T92(15_DIN)，其他连线，其他连线 不变，衔接导线不变，衔接导线T79(D1_O)T79(D1_O)与与T92(15_DIN)T92(15_DIN)，将，将数字信号源模块的拨码开关数字信号源模块的拨码开关K36K36拨为全拨

32、为全“1 1，测得此光阴功率为测得此光阴功率为P1P1，将拨码开关，将拨码开关K36K36拨为全拨为全“0 0，测得此光阴功率为，测得此光阴功率为P0P0。7 7、将、将P1P1，P0P0代入公式代入公式1 1式即得式即得1550nm1550nm数字光数字光纤传输系统消光比。纤传输系统消光比。8 8、依次封锁各电源，撤除导线，撤除光纤跳线，、依次封锁各电源，撤除导线，撤除光纤跳线， 将实验箱复原。将实验箱复原。 b b、1310nm1310nm数字发端机输出光功率及消光比数字发端机输出光功率及消光比测试测试 1 1、用导线衔接电终端模块、用导线衔接电终端模块T68(M)T68(M)和和T94(

33、13_DIN)T94(13_DIN)。 2 2、将开关、将开关BM1BM1拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K43K43拨为拨为“数字，将电位器数字，将电位器W44W44逆时针旋转到最小。逆时针旋转到最小。 3 3、旋开光发端机光纤输出端口、旋开光发端机光纤输出端口1310nm T1310nm T防尘帽，用防尘帽，用FC-FCFC-FC光纤跳线将半导体激光器与光纤跳线将半导体激光器与光功率计衔接起来。光功率计衔接起来。4 4、用万用表丈量、用万用表丈量T97T97TV+TV+和和T98(TV-)T98(TV-)之间的电之间的电阻值，找出所测电压与半导体激光器驱动电流之阻值，找出所

34、测电压与半导体激光器驱动电流之间的关系间的关系V VIR110IR110。5 5、翻开交流电源，此时指示灯、翻开交流电源，此时指示灯D4D4、D5D5、D6D6、D7D7、D8D8。 亮。亮。6 6、将电位器、将电位器W46W46阈值电流调理逆时针旋究竟阈值电流调理逆时针旋究竟 7 7、渐渐调理电位器、渐渐调理电位器W44W44数字驱动调理，用数字驱动调理，用万用表丈量万用表丈量T97T97TV+TV+和和T98(TV-)T98(TV-)两端电压红两端电压红表笔插表笔插T97T97，黑表笔插，黑表笔插T98T98，使之为，使之为25mV25mV。 8 8、将光功率计调至、将光功率计调至1310

35、1310波长档，用光功率计丈波长档，用光功率计丈量此光阴发端机的光功率，即为光发端机的输出量此光阴发端机的光功率，即为光发端机的输出光功率。光功率。9 9、撤除导线、撤除导线T68(M)T68(M)和和T94(13_DIN)T94(13_DIN)，其他连线，其他连线和设置不变，衔接导线和设置不变，衔接导线T79(D1_O)T79(D1_O)与与T94(13_DIN)T94(13_DIN)，将数字信号源模块的拨码开关，将数字信号源模块的拨码开关K36K36拨为全拨为全“1 1，测得此光阴功率为，测得此光阴功率为P1P1，将拨，将拨码开关码开关K36K36拨为全拨为全“0 0，测得此光阴功率为，测

36、得此光阴功率为P0P0。1010、将、将P1P1，P0P0代入公式代入公式12-112-1式即得式即得1310nm1310nm数字数字光纤传输系统消光比。光纤传输系统消光比。1111、反复、反复6-96-9步，调理电位器步，调理电位器W44W44，调理驱动电，调理驱动电流大小为下表中数值时，测得的输出光功率流大小为下表中数值时，测得的输出光功率及消光比填入表。及消光比填入表。 1212、依次封锁各电源，撤除导线，撤除光纤、依次封锁各电源，撤除导线，撤除光纤跳线，将实验箱复原。跳线，将实验箱复原。表表 光发射机参数测试光发射机参数测试驱动电流驱动电流（mAmA）5 510101515202025

37、25平均光功率平均光功率（uWuW）P P1 1（uWuW）P P0 0（uWuW）消光比消光比(dB)(dB)五、本卷须知五、本卷须知 1 1、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管脚部分。管脚部分。 2 2、实验箱运用过程中应有防静电措施，以、实验箱运用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。防静电损坏光学器件。 3 3、光学器件属于昂贵器件，在安装和装配、光学器件属于昂贵器件，在安装和装配过程中请留意轻拿轻放，遇到问题须及时向过程中请留意轻拿轻放，遇到问题须及时向教师报告。教师报告。 4 4、实验时不可将光纤输出端对准本人或他、实验时不可将光纤输出端

38、对准本人或他人的眼睛，以免损伤眼睛。人的眼睛，以免损伤眼睛。六、预习思索题六、预习思索题 1 1、输出光功率大小对光纤通讯系统有何响？、输出光功率大小对光纤通讯系统有何响？ 2 2、消光比大小对光纤通讯系统传输特性有何、消光比大小对光纤通讯系统传输特性有何影响？影响？ 3 3、如何确定数字光纤通讯系统的驱动电流？、如何确定数字光纤通讯系统的驱动电流？七、实验报告七、实验报告 1 1、记录光发端机的输出光功率，经过实验、记录光发端机的输出光功率，经过实验数据计算光发端机的消光比数据计算光发端机的消光比 2 2、比较不同驱动电流下的输出光功率及消、比较不同驱动电流下的输出光功率及消光比，确定驱动电

39、流取多大时，光比，确定驱动电流取多大时，1310nm1310nm光发光发送系统更符合传输要求送系统更符合传输要求 3 3、比较、比较850nm850nm、1310nm1310nm及及1550nm1550nm数字光发送数字光发送系统输出光功率及消光比，并分析系统性能系统输出光功率及消光比，并分析系统性能目的目的 4 4、对实验结果以及误差分析正确、对实验结果以及误差分析正确 实验四实验四 光接纳机原理实验光接纳机原理实验一、实验目的一、实验目的 1 1、了解光接纳机的组成原理及其各、了解光接纳机的组成原理及其各部分的功能部分的功能 2 2、掌握光接纳机的电路原理、掌握光接纳机的电路原理 3 3、

40、了解判决电路在光接纳机中的作、了解判决电路在光接纳机中的作用用二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1型光纤通讯原理实验箱型光纤通讯原理实验箱 1 1台台 2 2、示波器、示波器 1 1台台 3 3、FC-FCFC-FC单模光跳线单模光跳线 1 1根根 4 4、万用表、万用表 1 1台台 5 5、衔接导线、衔接导线 2020根根 三、实验原理三、实验原理 1、光接纳机根本原理、光接纳机根本原理 数字光接纳机在光纤通讯系统中的作数字光接纳机在光纤通讯系统中的作用是将光纤光缆传输后衰减变形的微弱用是将光纤光缆传输后衰减变形的微弱光信号经过光光信号经过光-电转换成为光信

41、号，并给电转换成为光信号，并给予足够的放大、平衡与定时再生复原成予足够的放大、平衡与定时再生复原成为规范的数字脉冲信号。为规范的数字脉冲信号。图图1 1 数字光接纳机原理框图数字光接纳机原理框图 2 2 、功能阐明、功能阐明 光检测器是将光脉冲转换成为电脉冲信号。光检测器是将光脉冲转换成为电脉冲信号。 前置放大器与光检测器的合理匹配，得到大的前置放大器与光检测器的合理匹配，得到大的输出信噪比信号。输出信噪比信号。 主放大器是一个高增益的宽带放大器。主放大器是一个高增益的宽带放大器。 平衡电路可以合理的紧缩主放大器过宽的带宽，平衡电路可以合理的紧缩主放大器过宽的带宽，减少数字接纳放大器的噪声，提

42、高其输出信噪减少数字接纳放大器的噪声，提高其输出信噪比。比。3 3、数字光接纳机电路、数字光接纳机电路 图图2 2所示电路可以作为发光二极管和所示电路可以作为发光二极管和1310nm1310nm半导体激光器的光接纳部分电路图，半导体激光器的光接纳部分电路图，其中光电检测器采用其中光电检测器采用PINPIN光电二极管。光电二极管。MAX435MAX435芯片及其外围电路实现主放大器的作用，用芯片及其外围电路实现主放大器的作用，用于放大光电检测器检测到的信号，测试钩于放大光电检测器检测到的信号，测试钩TP114TP114用于察看接纳机接纳到的数据信号。发用于察看接纳机接纳到的数据信号。发光二极管光

43、二极管D9D9用于显示光纤线路中传输光的形用于显示光纤线路中传输光的形状，当接纳端接纳到信号时，发光二极管不状，当接纳端接纳到信号时，发光二极管不亮，当没有信号时，发光二极管亮。亮，当没有信号时，发光二极管亮。图图2 2 数字光机收机电路原理图数字光机收机电路原理图 四、实验内容四、实验内容 1、用导线衔接电终端模块、用导线衔接电终端模块T68(M)和和T94。 2、将开关、将开关BM1拨为拨为1310nm,将开关将开关K43拨为拨为“数字数字，将开关，将开关BM2拨为拨为1310nm,将开关将开关K30拨为拨为“通讯通讯，将电位器，将电位器W44逆时针旋转到最小。逆时针旋转到最小。 3、旋开

44、光发端机光纤输出端口、旋开光发端机光纤输出端口1310nm T防尘防尘帽，用帽，用FC-FC光纤跳线将半导体激光器与光机收机光纤跳线将半导体激光器与光机收机1310nm R衔接起来。衔接起来。 4、用万用表丈量、用万用表丈量T97TV+和和T98(TV-)之间的电之间的电阻值阻值 5 5、翻开交流电源，此时指示灯、翻开交流电源，此时指示灯D4D4、D5D5、D6D6、D7D7、D8D8亮。亮。 6 6、渐渐调理电位器、渐渐调理电位器W44W44数字驱动调理，数字驱动调理，用万用表丈量用万用表丈量T97T97TV+TV+和和T98(TV-)T98(TV-)两端电两端电压，使之为压，使之为17mV

45、17mV左右。左右。 7 7、用示波器探头丈量、用示波器探头丈量TP114(13OUT)TP114(13OUT)处的波处的波形，利用另一通道丈量输入数据形，利用另一通道丈量输入数据T94T94，比较两，比较两者波形之间的差别。缓慢的调理电位者波形之间的差别。缓慢的调理电位W45W45观测观测此时接纳信号幅度的变化情况。此时接纳信号幅度的变化情况。 8、用示波器的两个探头同时丈量输入数据、用示波器的两个探头同时丈量输入数据T94和和T101的波形，调理电位器的波形，调理电位器W40，直到，直到输出和输入数据完全一样为止，察看在此过输出和输入数据完全一样为止，察看在此过程中二极管程中二极管D3的发

46、光变化情况，的发光变化情况， 9、用示波器探头同时丈量、用示波器探头同时丈量TP114和和T101的波的波形，分别调理电位器形，分别调理电位器W45和和W40，察看两者，察看两者的变化。的变化。 10、设计、设计850nm光接纳原理实验。光接纳原理实验。 11、做完实验后先封锁交流电开关，拆下光、做完实验后先封锁交流电开关，拆下光跳线，用防尘帽盖住实验箱半导体激光器光跳线，用防尘帽盖住实验箱半导体激光器光纤输出端口，将实验箱复原。纤输出端口，将实验箱复原。五、本卷须知五、本卷须知 1、在回路中测、在回路中测R110的电阻前要将回路的电阻前要将回路断开断开 2、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其、

47、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管脚部分。是管脚部分。 3、实验箱运用过程中应有防静电措施，、实验箱运用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。以防静电损坏光学器件。 4、光学器件属于昂贵器件，在安装和装、光学器件属于昂贵器件，在安装和装配过程中请留意轻拿轻放，遇到问题须配过程中请留意轻拿轻放，遇到问题须及时向教师报告。及时向教师报告。 5、实验时不可将光纤输出端对准本人或、实验时不可将光纤输出端对准本人或他人的眼睛，以免损伤眼睛。他人的眼睛，以免损伤眼睛。六、思索题六、思索题 1、为什么在光接纳机中需参与判决电路？、为什么在光接纳机中需参与判决电路？七、实验报告七、实验报告 1、简述光

48、接纳机的原理及其组成框图。、简述光接纳机的原理及其组成框图。 2、分析光纤传输后数据的变化，简述判、分析光纤传输后数据的变化，简述判决电路在光接纳机中的作用。决电路在光接纳机中的作用。 实验五实验五 自动光功率控制实验自动光功率控制实验一、实验目的一、实验目的 1 1、了解自动光功率电路在光发端机中的、了解自动光功率电路在光发端机中的作用。作用。 2 2、学习自动光功率电路的组成及其任务、学习自动光功率电路的组成及其任务原理。原理。二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1型光纤通讯实验箱型光纤通讯实验箱 1 1台台 3 3、FC-FCFC-FC单模光跳单模光跳 1

49、 1根根 4 4、万用表、万用表 1 1台台 5 5、衔接导线、衔接导线 2020根根三、实验原理三、实验原理 1、LD在任务时，随着温度的升高，在任务时，随着温度的升高，LD的微分量子效率下降，这表如今的微分量子效率下降，这表如今P-I特性特性曲线斜率的的变化上，温度越高，曲线曲线斜率的的变化上，温度越高，曲线斜率就变得越小，即斜率就变得越小，即LD的电的电-光转换效光转换效率越小。而且，即使环境的温度不变，率越小。而且，即使环境的温度不变，由于由于LD随着任务时间的添加并到达一定随着任务时间的添加并到达一定时间以后，进入损耗失效期而引起的阈时间以后，进入损耗失效期而引起的阈值电流添加和曲线

50、斜率的下降也会使值电流添加和曲线斜率的下降也会使LD无法正常任务。无法正常任务。 图图1 LD1 LD的的P-IP-I特性随温度变化和寿命实验曲线特性随温度变化和寿命实验曲线2 2 、由图、由图2 2知，在知，在LDLD驱动电流的输入数据信号驱动电流的输入数据信号 为长为长“0 0或使其输入数据消逝时，或使其输入数据消逝时，A2A2的反向输入的反向输入端为高电平，因此端为高电平，因此A3A3的输出的电平下降，进而控的输出的电平下降，进而控制制LDLD的的IbIb减小，使减小，使LDLD的输出光功率减小。这时按的输出光功率减小。这时按照这种光功率的自动控制原理，其反响控制又能照这种光功率的自动控

51、制原理，其反响控制又能够使够使IbIb添加。然而所谓的光功率控制是以添加。然而所谓的光功率控制是以LDLD驱动驱动电路的输入数字信号的参考电平不变为必要条件电路的输入数字信号的参考电平不变为必要条件的，因此由于其输入数据信号的参考电平的，因此由于其输入数据信号的参考电平IbIb的的的的变化要大于自动光功率控制的幅度。结果长连变化要大于自动光功率控制的幅度。结果长连“0 0或无信号输入时，或无信号输入时，LDLD的输出光功率大大降低，的输出光功率大大降低，以致于使以致于使LDLD不能发激光而发荧光。不能发激光而发荧光。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevision

52、SizeBDate:14-Apr-2005Sheet of File:D:光纤光纤H第二板原理图第二板原理图pcb.ddbDrawn By:TP109R109R452R451C184Q223261874U106VCCC-5VCC185E71R449R450LD-E87Q25R47432184U119AR477VCCC-5VCR476567U119BR463VCCCR475R467C218R466R465W46APDTP76W41R442PD+1LD+2LD-3PD-4J16图图2 2 自动光功率控制原理图自动光功率控制原理图 四、实验内容四、实验内容 1、用导线衔接电终端模块、用导线衔接电终端

53、模块T68和和T94。 2、将开关、将开关BM1拨为拨为1310nm,将开关将开关K43拨为拨为 “数字，将电位器数字，将电位器W44逆时针旋转到最小。逆时针旋转到最小。 3、旋开光发端机光纤输出端口、旋开光发端机光纤输出端口1310nm T 防尘帽，用防尘帽，用FC-FC光纤跳线将半导体激光光纤跳线将半导体激光 器与光功率计输入端衔接起来，并将光器与光功率计输入端衔接起来，并将光 功率计丈量波长调整到功率计丈量波长调整到1310nm档。档。4 4、用万用表丈量、用万用表丈量T97T97TV+TV+和和T98(TV-)T98(TV-)之间之间 的电阻值。的电阻值。 5 5、翻开交流电源，此时指

54、示灯、翻开交流电源，此时指示灯D4D4、D5D5、D6D6、 D7D7、D8D8亮。亮。 a a、没有参与自动光功率控制前的输出功率、没有参与自动光功率控制前的输出功率测试测试 1 1、将电位器、将电位器W46(W46(阈值电流调理阈值电流调理) )逆时针旋转逆时针旋转究竟。究竟。 2 2、渐渐调理电位器、渐渐调理电位器W44W44数字驱动调理，数字驱动调理，用万用表丈量用万用表丈量T97T97TV+TV+和和T98(TV-)T98(TV-)两端电两端电压红表笔插压红表笔插T97T97，黑表笔插，黑表笔插T98T98，使之为，使之为20mV20mV，此时用光功率计丈量出光功率，此时用光功率计丈

55、量出光功率P1P1，并，并利用万用表丈量测试钩利用万用表丈量测试钩TP76(PD)TP76(PD)的电压值的电压值V1V1，记录下来。记录下来。3 3、渐渐调理电位器、渐渐调理电位器W44W44数字驱动调理，用数字驱动调理，用万用表丈量万用表丈量T97T97TV+TV+和和T98(TV-)T98(TV-)两端电压两端电压红表笔插红表笔插T97T97，黑表笔插，黑表笔插T98T98，使之为，使之为25mV25mV，此时用光功率计丈量出光功率，此时用光功率计丈量出光功率P2P2，并，并利用万用表丈量测试钩利用万用表丈量测试钩TP76(PD)TP76(PD)的电压值的电压值V2V2，记录下来。记录下

56、来。4 4、丈量测试钩、丈量测试钩TP109TP109APCVAPCV的电压值，其值的电压值，其值应为应为0 0。b b、参与自动光功率控制后的输出功率测试、参与自动光功率控制后的输出功率测试1 1、顺时针渐渐调理电位器、顺时针渐渐调理电位器W44W44数字驱动调理，用万数字驱动调理，用万用表丈量用表丈量T97T97TV+TV+和和T98(TV-)T98(TV-)两端电压，此时调理两端电压，此时调理电位器电位器W46(W46(阈值电流调理阈值电流调理) )，使其值为，使其值为25mV25mV，此时用，此时用光功率计丈量出光功率光功率计丈量出光功率P3P3，并利用万用表丈量测试钩，并利用万用表丈

57、量测试钩TP76(PD)TP76(PD)的电压值的电压值V3V3。2 2、渐渐增大电位器、渐渐增大电位器W44W44数字驱动调理的值，此时用数字驱动调理的值，此时用光功率计丈量出光功率光功率计丈量出光功率P4P4，并利用万用表丈量测试钩，并利用万用表丈量测试钩TP76(PD)TP76(PD)的电压值的电压值V4V43 3、丈量测试钩、丈量测试钩TP109TP109APCVAPCV的电压值，并记的电压值，并记 录下来。录下来。4 4、做完实验后先封锁交流电开关，拆下光跳、做完实验后先封锁交流电开关，拆下光跳 线及光功率计，用防尘帽盖住实验箱半导线及光功率计，用防尘帽盖住实验箱半导 体激光器光纤输

58、出端口，将实验箱复原。体激光器光纤输出端口，将实验箱复原。五、本卷须知五、本卷须知 1、在回路中测、在回路中测R110的电阻前要将回路的电阻前要将回路断开断开 2、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管脚部分。是管脚部分。 3、实验箱运用过程中应有防静电措施，、实验箱运用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。以防静电损坏光学器件。 4、光学器件属于昂贵器件，在安装和装、光学器件属于昂贵器件，在安装和装配过程中请留意轻拿轻放，遇到问题须配过程中请留意轻拿轻放，遇到问题须及时向教师报告。及时向教师报告。 5、实验时不可将光纤输出端对准本人或、实验时不可将光纤输

59、出端对准本人或他人的眼睛，以免损伤眼睛。他人的眼睛，以免损伤眼睛。六、思索题六、思索题 1、简述自动光功率控制电路的原理和过、简述自动光功率控制电路的原理和过程？程？ 2、分析电位器、分析电位器W46在自动光功率控制电在自动光功率控制电路中的作用？为什么需求引入数字信号路中的作用？为什么需求引入数字信号作参考？作参考？七、实验报告七、实验报告 1、根据实验所测的数据进展分析，了解、根据实验所测的数据进展分析，了解自动光功率控制电路的原理，并做详细自动光功率控制电路的原理，并做详细分析。分析。 实验六实验六用户接口实验用户接口实验一、实验目的一、实验目的 1 1、掌握用户接口电路的主要功、掌握用

60、户接口电路的主要功能能 2 2、了解实现用户接口电路功能芯片、了解实现用户接口电路功能芯片Am79R70Am79R70的主要性能和特点的主要性能和特点二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1型光纤通讯实验箱型光纤通讯实验箱 1 1台台 2 2、20MHz 20MHz 双踪模拟示波器双踪模拟示波器 1 1台台 3 3、机、机 2 2部部 4 4、衔接导线、衔接导线 2020根根 三、实验原理三、实验原理 1、模拟用户接口电路、模拟用户接口电路 在程控交换机中，用户电路也可称为用在程控交换机中，用户电路也可称为用户线接口电路。根据用户机的不同，用户线接口电路。根据用户