二、配套仪器
最低配置仪器：20M通用双踪示波器或虚拟仪器，单模尾纤
建议配置器件：计算机；光功率计、多种接口标准的光纤线（法兰）、波分复用/ 解复用器一对、光可调衰减器、光固定衰减器、光分路器、光隔离器等，根据学校 情况选配（会影响一些光器件的测试实验）；
可选配仪器：①外置误码测试仪②光缆施工工具箱、光纤熔接机、稳定光源、光时时域反射仪等。
三、系统特点
1．采用模块化设计信号接口开放。各模块功能既可单独做实验又可组合完成系统实验。 2.自带数字信号源、模拟信号源，可外加信号，配有网络接口、USB接口。适应各种 实验需求。
3．采用液晶键盘显示管理实验参数，取代原有的接插件，实验方便直观。
4．电端机部分功能强大，电话交换系统，多种线路编码，完善的数字时分复接系统，功能可定制升级。
5．电信号、光信号均由实验者连接。光输入、输出接口设计朝外，方便连接其它光器件。
6．整板采用有机玻璃覆盖保护，便于实验室管理。
四、使用注意点
1. 进行铆孔连接时，连接线接头插入铆孔后，轻轻旋转一个小角度，接头将和铆孔 锁死；拔出时，回转一个小角度即可轻松拔出，切勿使用莽力，以免插头针断在 铆孔中。使用方法可参考光盘中的影象片段。
2. 光器件连接：在摘掉光接口保护套前，请确保实验台板面清洁，注意收集好接口 保护套；光接头连接时，请预先了解接头的结构，手持接头金属部分，按接口的 轴线方向轻插轻拔，防止损坏纤芯；
3. 使用光纤时，注意不要过度弯曲（直径不得小于4cm）、扭曲、挤压或拉扯光纤。 因为纤芯玻璃细纤维，非常的脆弱，使用时请务必注意。纤芯断开或出现伤痕， 光信号的功率将严重衰耗，出现断路或增加误码等情况。
4. 数据发送单元的SW101红色拨码器，有8位独立的开关组合。若不作特殊说明， 白色开关往上，对应的输出序列为1；白色开关往下，对应的输出序列为0。设置 时需轻轻拨动。
5. 若不作特殊说明，本实验平台输出的串行数字序列，低位在前，高位在后。在示 波器上观测到的波形即低位在窗口的左端，高位在窗口的右端。
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实验1 半导体LD光源的P-I曲线绘制实验
一、实验目的
1．了解半导体激光器平均输出光功率与注入电流的关系； 2．掌握半导体激光器P-I曲线的测试及绘制方法。
二、实验仪器
1.光纤通信实验箱（激光/探测器性能测试模块） 2.示波器 3.光功率计 4.三用表。
5.信号连接线 1根
三、实验原理
1．半导体激光器的功率特性示意图：
p 受激 辐射 输入光信号
自发 Ith I 辐射 输入电信号
半导体激光器的输出光功率P与驱动电流I的关系如图3.3.1所示，该特性有一个转折点，相应的驱动电流称为门限电流（或称阀值电流），用Ith表示。在门限电流以下，激光器工作于自发辐射，输出荧光，功率很小，通常小于100pw；在门限电流以上，激光器工作于受激辐射，输出激光，功率随电流迅速上升，基本上成直线关系。激光器的电流与电压的关系相似于正向二极管的特性，但由于双异质结包含两个PN结，所以在正常工作电流下激光器两极间的电压为1.2V。
P-I特性是选择半导体激光器的重要依据，在选择时，应选阀值电流Ith尽可能小，
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图3.3.1 激光器的功率特性示意图
Ith对应P值小的半导体激光器，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。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。
半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，激光二极管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阀值条件。一般用注入电流值来标定，也即阀值电流Ith，当输入电流小于Ith时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED发出光，当电流大于Ith时，则输出光为激光，且输入电流和输出光功率成线性关系。该实验就是对该线性关系进行测量，以验证P-I的线性关系。
在实验中所用到半导体激光器其输出波长为1310nm,带尾纤及FC型接口。实验中半导体激光器电流的确定通过测量串联在光端机信号输入电路中电流表的电流值。
P201 测试 数据 TP202 TP203 K02 光发射 FC头细尾纤 端 机 电 光 I 图3.3.2 P-I曲线测试连接示意图
P
四、实验步骤
1.关闭系统电源，按照图3.3.2将激光/探测器性能测试模块、光功率计、三用表连接好。
2．将电流表（直流档）接TP202，TP203，正表笔接TP202，负表笔接TP203，将K02跳线器拔掉。用尾纤将光功率计与TX1310法兰输出相连。 3．用锚孔连接线将P201信号输入口接地。 4．将K01跳线器拔掉，加电后即可开始实验。
5. 按照下表调整W202，达到相应的电流值（顺时针调激光管输入电流减小），测出与电流相对应的光功率。
电流I（mA） 4.6 5.0 功率P（dB） 功率P（dB） 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 电流I（mA） 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 13.0 13.5 14.0 15.0 8
6．以横轴为为电流I，纵轴为功率P，按照上表画出其相应的P-I曲线。 另外，如果配置了LED扩展模块（选配），可以测试LED光源的P-I曲线。
7．测试完毕后，关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽，插好K01.K02跳线器。
五、实验结果
1.整理P、I数据，绘制P-I曲线。
2.若配置的LED的850nm光传输系统模块，测试LED光源的P-I曲线，对比测试的1310nmLD的P-I曲线有什么不同，得出你的结论。
六、思考题
1．利用半导体激光器传输模拟信号时，半导体的电流I应选择在P-I曲线的什么位置 比较合适？如果电流I分别选择以下三种情况时，当输入端加上模拟信号，激光探测器接收
端输出的模拟信号会出现什么情况？ ○1电流I小于阀值电流时； ②电流I等于阀值电流时；
③电流I在P-I曲线直线段中间位置时。
建议：先在P—I曲线上画出以上三种情况下的加正弦信号时输出波形图，然后通过实验验证。
做验证实验时的方法步骤：
①用尾纤把激光器收发连接起来(TX1310与RX1310相连>； ②K03置右侧，KOI、K02拔掉，K05置左侧(模)；
③电流表（置20mA或200mA档）接TP202.TP203(正表笔接TP202)；
④将正弦信号（P01）加到激光器输入端(P201)，输入正弦信号峰一峰值200mV左右；
⑤将电位器W201顺时针调到底； ○6示波嚣CH1接TP201，CH2接TP205;
⑦接通电源，调整电位器W202使电流表指示为以上三种情况的某一值，从示波器上观看电流变化时，输出波形如何变化（注意调整W203），验证其分析。
2．利用半导体激光器传输数字信号时，半导体的电流I应选择在P-I曲线的什么位置？
建议：先分析然后通过实验验证 验证实验方法步骤： ○1尾纤把激光器收发连接起来（TXl310与RX1310相连）； ②K03置右侧，K01、K02拔掉，K05置右侧（数）；
③电流表（置20mA或200mA档）接TP202、TP203(正表笔接TP202)： ④将数字信号(P101)加到激光器输入端（P201）： ○5示波器CH1接TP201，CH2接TP207; ○6通电源，调整电位器W202使电流表指示变化，从示波器上观看电流变化时，输出
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波形如何变化（注意调整W203）验证分析结果。
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