光纤通信课程设计

1、光发射机实验实验一 MZ调制器半波电压和偏置电压对调制的影响一、实验目的1.掌握在光通信系统中，外调制光发射机的组成和原理2.掌握马赫-曾德调制器中偏置点的设置对调制结果的影响二、实验原理1、MZ调制器结构光波导Ein（t）Eout(t)MZ调制器的典型结构如图1.1所示，输入光波在一个Y分支处被分为功率相等的两束，分别通过两路光波导由电光材料制成，其折射率随外加电压的大小而变化，从而使两束光信号到达第二个Y分支处产生相位差，若两束光的光程差是波长的整数倍，则相干加强；若两束光的光程差是波长的半整数倍，则相干抵消。因此可以通过控制外加电压来对光信号进行调制。2、MZ调制器的调制原理及传输曲线马

2、赫-曾德调制器的偏置点位置不同时，会导致输出信号的不同，其输出光形式为：其中，V1,V2为两电极上的驱动电压。输出端的光强为：，其中。对于单电极调制，可以认为是一个电极上的电压为零。下图所示为MZ调制器的传递曲线。从曲线上可以看出，对于特点的输入信号，如幅度为的双极性信号，当偏置点取在、处时，处于MZ调制器的线性区域。当偏置点取在0，和2时，处于MZ调制器的非线性区。图1.2 MZ调制器传递曲线图1.3 MZ调制器处在非线性区的输入输出信号图1.4 MZ调制器处在线性区的输入输出信号三、实验配置图外调制光发射机由伪随机码发生器、编码器、连续波激光器以及单臂/双臂MZ调制器组成。编码器之后的示波

3、器用于观察被调制的数字信号码型，输出端用示波器和眼图分析仪来观察输出结果。图1.5 外调制光发射机实验配置图四、实验步骤1如图1.2配置实验系统。2. 选择单臂MZ调制器中的结构参数，保持半波电压设为4V；3. 选择编码器中的结构参数，设置高电平1V，低电平-1V，占空比0.5。4. 从0-8V每隔1V均匀改变MZ的偏置电压，观察并记录输出信号的码型和眼图变化，比较误码率。五、实验结果1. 偏置电压不同时眼图的显示图像偏执电压0V偏置电压1V偏置电压2V偏置电压3V偏置电压4V偏置电压5V偏置电压6V偏置电压7V偏置电压8V2误码率序号 功率mw 误码率00 0.0000 7.03e-3050

4、1 1.0000 5.22e-19303 1.0000 0.00e+00004 1.0000 1.15e-00105 1.0000 1.03e-00106 1.0000 1.72e-19307 1.0000 1.03e-00108 1.0000 1.02e-0013接收机输出结果序号频率OSNR EXT功率mw误码率Q值0 193.10 35.00 -1.#J 1.0000 1.94e-04013.26第0路误码率最大1.94e-040平均误码率1.94e-040光放大器性能实验实验一 观察增益随EDF参量的变化关系一、实验目的1. 掌握掺铒光纤放大器EDFA的原理及性能2. 了解EDFA放大

5、器小信号增益与泵浦功率的关系，绘制小信号增益随泵浦功率变化的关系曲线3. 了解EDFA放大器小信号增益与EDF长度的关系，绘制小信号增益随EDF长度变化的关系曲线二、实验原理EDFA放大器的性能指标包括小信号增益、增益形状、饱和输出功率、噪声系数等，这些性能指标不仅与放大器的工作机理有关，还与放大器的结构参数有关，如EDF长度、泵浦强度等。对于小信号增益这项指标，在相同的EDF长度下，放大器增益随泵浦功率的增加而增大，但达到一定水平就不再增加了，这是由于EDF长度固定，信号从泵浦中汲取功率有限所致；而固定泵浦功率，放大器增益随EDF长度的增加而先增加后降低，存在一个对应最大增益输出的最佳长度，

6、这是由于当长度小于最佳长度时，整个EDF都能为信号提供增益，而当大于最佳长度后，多余的部分由于粒子反转水平过低而吸收信号功率。EDFA放大器的增益由很多因素决定，信号波长，泵浦波长，泵浦功率，信号功率、泵浦方式等，光纤长度也是其中之一。EDFA的增益并非随着EDF的长度增加而正比的增加，并且光纤长度增加，波形失真加大，EDFA有其最佳光纤长度。三、实验配置图图3.1 放大器实验配置图四、实验步骤 （1）观察增益与泵浦功率的关系1. 如图3.1配置实验系统，放大器选择EDFA物理模型。2. 将单信道光发射机中的平均功率设为0.01mW，即小信号。3. 将EDFA放大器中的光纤长度设为20m，使用

7、前向泵浦（波长1480nm），泵浦功率从0到20mW以2mW为间隔递增。眼图分析仪上读取不同泵浦功率所对应的平均功率大小，求出增益（单位为dB）。4. 将泵浦功率作为横坐标，增益大小作为纵坐标，绘制出增益随泵浦功率变化的关系曲线。（可借助Excel）5. 将EDFA放大器中的光纤长度改为10，重复3、4两步，绘制出EDF长度为10m的情况下增益随泵浦功率变化的曲线。（2）观察增益与EDF长度的关系1. 如图3-1-1配置实验系统，放大器选择EDFA物理模型。2. 将单信道光发射机中的平均功率设为0.01mW，即小信号。3. 使用前向泵浦（波长1480nm），将泵浦功率设为3mW。4. 改变EDF长度，由10m至50m以10m为步长递增。在眼图分析仪上读取不同EDF长度所对应的平均功率大小，并求出增益（单位为dB）.5. 以EDF长度为横坐标，增益大小为纵坐标，绘制出增益随EDF长度变化的关系曲线。（可借助Excel）6. 将前向泵浦的大小改为4mW和5mW，重复4-5步，EDF长度可适当加长（至150m）。绘制关系曲线。五实验结果1、 光纤长度20时的输入输出图像输入图像输出图像泵浦功率0mw泵浦功率2mw泵浦功率4mw泵浦功率6mw泵浦功率8mw泵浦功率10mw泵浦功率12mw泵浦功率14mw