光纤通信技术实验报告要点

1、关于光纤通讯技术的实验报告电路图光发射模块受光模块电子查询密码模组解查询密码模块实验1半导体激光器的P-I-V特性曲线试验一、实验目的通过测试LD的p (平均发射光功率)-I (注入电流)特性曲线和v (偏置电压)-I特性曲线，校正阈值电流(Ith )和斜率效率，掌握LD半导体激光器的工作特性。二、实验仪器1.1根光发射模块3.1台查询密码模块四、一台光功率计5、一台星空卫视6、示波器1台有几个跳线三、实验原理半导体发光二极管(LED )是由半导体材料制作的正向偏压的PN结电容二极管。 在该发光反应历程中，当向PN结电容的两端注入正向电流时，注入的非平衡载流子(电子-空穴对)在扩散过程中复合发

2、光，该发光过程主要与光的自发发射过程对应。 半导体发光二极管具有可靠性高、室温下连续工作时间长、光功率电流线性度好等显着优点，并且该技术比较成熟，因此价格非常便宜。 但是，LED的发光机构决定存在输出小、放射角大、发射谱线宽度、响应速率低等很多不足。所谓半导体激光二极管(LD )或简称为半导体激光器是通过激发放射而发光，是阈值解老虎钳。 处于高能级E2的电子在光场的感应下放出与感应光子一模一样的光子，向低能级El迁移。 这个过程称为光的感应放射，一个是光子和感应光子放射的频率不仅相同，相位、偏振方向和传播方向也相同，与感应光子有关。 半导体激光二极管是激光器的一种，同样必须满足粒子数反转和光种

3、子文件背两方面的要求。 其使用方法是在p型和n型的阻挡层中再掺杂，以PN结电容的正向偏压实现费米能级间隔超过乐队间隙的粒子数反转的方法。 用与PN结电容平面垂直的自然解理面构成F-P腔，进行光放大，输出激光。半导体激光器在热平衡时，自发发射占绝对优势。 当从外部向系统供给能量时，例如采用电流注入(即电动泵)来打破热平衡状态时，随着注入电流的增加，半导体二极管逐渐增加自发辐射，大量的粒子在高能量水平即粒子数反转后，激发辐射开始占主导地位。 光束出射方向上的激发出射比自发出射的强度大几个。2 .激光半导体的主要特性(1)输出电压特性LD和LED都是半导体光电子老虎钳，其核心部分全部是P-N结。 因

4、此，如下图所示，具有与通常的二极管相同的V-I特性曲线。图1-1激光输出V-I特性曲线根据V-I曲线可以计算LD/LED的总串联电阻r和开门电压VT。(2)输出光功率特性激光的光功率特性通常用输出光功率和激励电流I的关系曲线，即p-i曲线来表示。图1-2 LD/LED的P-I特性曲线在结构上，LED与LD相比没有光学谐振腔。 因此，LD和LED的功率电流的pi关系特性曲线大不相同。 LED的P-I曲线基本上是近似的直线。 从图4可知，LD的P-I曲线开始部分的增益较小，当达到某个条件时增益变大，将出现该实际增益的条件称为阈值条件，即阈值电流Ith、输入电流IIth部分、P-I曲线近似于线性关系

5、，将p增大的速度、即曲线斜率称为斜率效率， 此时，LD发光部为感应辐射部，而在IIth中，此时激光器进行线性动作，所输出的光功率的大小变大，所以受光模块接受光信号，将光信号转换为电信号，能够通过示波器观察波形变化。图1-6 Ibias和Imod对输出光功率的影响查询密码模块的查询密码开关S301控制查询密码模块输出不同的波形，拨盘开关控制功能如下所示图1-7拨号开关图像我们主要使用查询密码模块的拨号盘开关的第1、2、6、7、8二进制位，其中第2个二进制位控制时钟控制信号的频率，上侧表示“0”，此时时钟摇滾乐输出2MHz的时钟控制信号，下侧表示“1”，此时输出4MHz的时钟控制信号。对于查询密码

6、模块拨号开关S301 :1位使能开关、1时，拨号开关正常动作。第2位是时钟选择开关：若定径套“0”，则SMA302输出2.048MHz的时钟控制信号，SMA301读出PN查询密码数据，触发器上升沿(低电平读取)。当定径套“1”时，SMA302输出4.096MHz的时钟控制信号，配合SMA301读出CMI查询密码数据，在上升沿进行触发器(低电平读取)。依次为第6、第7、第8名：000方波输出文件SMA301的输出是1MHz、Vp-p=5V的方波(2MHz二值编码数据)。001 PN码输出文件SMA301输出16二进制位的PN码(伪随机码)。010 CMI解查询密码输出文件SMA301的输出是从0

7、01状态下的PN查询密码转换而来的CMI查询密码。011 16二进制位手动CMI查询密码输出文件SMA301的输出由拨号盘开关(S303和S302 )编辑产品的16二进制位CMI查询密码。100 8二进制位手动查询密码输出文件SMA301输出拨号盘开关S302创建的8二进制位手动查询密码。将101 8二进制位的手动查询密码转换为CMI查询密码输出文件将100模式的8二进制位查询密码转换为CMI通过SMA301输出查询密码。110高电平级SMA301输出高电平。111低电平级SMA301输出低电平。四、实验程序1.ld的P-I曲线和V-I曲线的测量：在本实验中，LD的注入电流由两部分组成：调制电

8、流和偏置电流，偏置电流的作用是使LD在适当的直流偏置点工作，调制电流的作用是使LD的输出光信号具有调制信息。 进行P-I-V曲线测试时，由于不需要施加信息，所以先将调制电流调整为0，然后调整偏置电流，记录不同的偏置电流时，需要LD的输出光功率和偏置电压。(1)通过电缆连接编码模块SMA301和发光模块SMA101。(2)从光发射模块的LD尾光纤的连接器取出保护塑料盖，插入光功率计，拧紧光纤周边的螺丝，打开光功率计，设置光功率计来测量波长1550nm，测量到的光功率是光发送端LD的输出光功率p。(3)接通查询密码模块和接通光学发射模块，使得查询密码模块蓝色拨号开关S301的第一位置1、第六、7和

9、8二进制位拨入111低电平输出范围。 此时，SMA301输出低电平，顺时针旋转光学发射模块的音量WMOD直到最后，使得调制电流等于0 (通过测量电阻RU205的左侧的电压是否到达0，可以确定调制电流是否到达0 )。(4)将电位器WBIAS顺时针旋转到最后，使流过LD的偏置电流为0。(5)使卷WBIAS逆时针缓慢旋转，将偏置电阻RU106的两端间的电压(红色时校正笔触T106、黑色时校正笔触测试点T104 )设为在表1中用Vr表示的大小时，将Vr的电压值设为电阻值RU106(100欧姆)(6)读出此时的光功率计上的数值并记入表1中的P(mw )，将光功率计切换为dbm文件，读出此时的数值并记入表

10、1中的P(dbm )。(7)使用数字万用表测定红色时修正笔连接T104，黑色时修正笔接触测试点T105，所测定的电压为激光二极管的偏置电压u，记载于表1。重复步骤(5)、(6)和(7)，完成表1，LD的P-I曲线和V-I绘制曲线。注：此处测量的是P-I和V-I曲线的一部分(功率调节范围约4db )，但为了防止光发射针织面料烧损，电流I的调节范围有限(电流调节范围约30mA )，并不妨碍P-I曲线整体的测量表1美国甲组联赛12345678电视机0.10.20.30.40.50.60.70.8超级联赛0.7540.7980.8520.8480.8680.8850.9030.919宝马0.00003

11、0.000090.00020.00030.00040.00050.00080.0016数码宝贝-46.58-41.31-38.76-36.79-35.07-33.44-31.56-28.20美国甲组联赛910111213141516电视机0.91.01.11.21.31.41.51.6超级联赛0.9330.9460.9570.9690.9830.9931.0051.016宝马0.00780.06540.1260.1850.250.310.3540.411数码宝贝-21.55-12.64-9.68-8.03-6.74-5.93-5.22-4.57美国甲组联赛17181920电视机1.71.81.

12、92.0超级联赛1.0291.0411.0521.06宝马0.4720.5270.5790.632数码宝贝-3.97-3.50-3.09-2.72 .观察在偏置电流为0的情况下调制电流对于输出光信号的影响：(1)用线缆连接编码模块SMA301和光学发射模块SMA101，卸下耳朵皮上的保护盖，将光学发射模块LD尾光纤的连接器连接到耳朵皮的一端，将耳朵皮的另一端连接到光学模块PD尾光纤连接器。 光接收模块的测试点T201连接到示波器。(2)开启查询密码模块、光学发射模块和光学接收模块三个模块的电源。(3)查询密码模块蓝色拨号开关S301的第一资金头寸1、第六、第七和第八二进制位被拨入111低电平输

13、出范围，而此时，SM(4) A301输出低电平，顺时针旋转电位器WMOD直到最后，使调制电流为0。(5)将卷WBIAS顺时针旋转到最后，使偏置电流为0 (通过测量电阻RU204的电压值可以判断是否为0 )。(6)控制查询密码模块蓝色拨号开关S301的第一资金头寸1，以在110高电平输出范围拨第六、7和8二进制位，并且，在这时，从SMA301输出大约5V的CMOS高电平。(调整光发射模块可调电阻WMOD，以使R106两端T106和T104之间的电压值Vr成为表2所示的值，计算此时的调制电流值Imod=Vr/100 )。(8)把查询密码模块蓝色拨号盘开关S301的第1位置1、第6、7、8二进制位拨

14、到000位置方波输出范围，此时，SMA301输出Vp-p=5V的方波。 调节示波器，观察输出信号波形的变化，记录该Imod条件下的Vp-p的大小。(9)重复步骤(5)、(6)、(7)，改变Imod的大小，在测试不同的Imod的情况下，波形Vp-p的大小完成表2。表2电视机2.0001.8001.6001.4001.200机动战士gundam 00登场机体列表2018161412美国职棒联盟1.121.00.840.70.56电视机1.0000.8000.6000.4000.200机动战士gundam 00登场机体列表108642美国职棒联盟0.40.250.040.030.03注：设定调制电流时，首先采用5.0V的高电平，调整音量WMOD，使输出LD调制电流变为Imod。 之后，输入Vp-p=5.0V、占空比50%的方波作为调制电流，但实际上通过电压校正测量的流过LD的调制电流的平均大小应该是Imod/2。 该实验主要用于观察输出波形的变化，为方便