第三篇 光纤传输原理实训部分
目 录
第一章 光纤传输实验系统概述 第二章 光纤传输系统实验
第一节 激光器P-I特性曲线绘制实验 第二节 自动功率控制（APD）原理实验 第三节 光器件寿命检测及无光检测报警实验 第四节 数字光发送接口指标测试实验 第五节 光接收机电路原理测试实验 第六节 光可变衰减器性能测试实验 第七节 无源光耦合器的特性测试
第八节 光纤连接器和光跳线性能测试实验 第九节 光波分复用器特性测试实验
第十节 光纤传输特性测量实验（扰模器的使用） 第十一节 在光链路中调整与匹配光功率的实验 第十二节 数字信号电—光、光—电转换传输实验 第十三节 模拟信号电—光、光—电传输实验 第十四节 数字光接收机接口指标测试实验 第十五节 图像基带信号光纤传输系统实验 第十六节 波分复用（WDM）光纤通信系统实验 第十七节 语音、图像的单/双光纤传输系统实验 第十八节 TDM数据、模拟图像双/单光纤传输实验
第三篇 光纤传输原理实训部分
第一章 光纤传输实验系统概述
一、本实验系统的结构特色
1、 根据目前大专院校中光纤通信专业实际应用的课程教材各章节内容定制。在基础实验方面，设置的各类信号观察点和测试点远多于其他公司目前类似产品；还设置了较多的调节旋钮，使学生可以灵活而安全地改变系统主要参数，观察参数变化对系统性能的影响。光接收部分的线性通道输出采用信号基线和判决电平分别独立可调的结构，很好的兼顾了模拟和数字信号接收。输出接口采用多通道热备份形式，大大提高了设备的可靠性。
2、妥善解决了基本结构、基本工作原理等基础实验与实际综合应用系统实验之间的矛盾。在同一系统中安排了两套不同波长的标配基本光纤综合传输（包括收发）系统，另扩充一对计算机数据传输光纤收发系统，用于在光纤上支持双向局间信令数据信息的传输。因此综合性实验涵盖面广，实验范围大于类似的实验设备。
3、系统不采用一般常用的大平板结构，而采用各部分独立的模块化小板结构，可采用不同搭配满足用户需求；不但便于维修更换，减少用户维修周期和成本，而且十分有利于系统的平滑扩充和升级。
4、在JH5123通信一体化综合实训系统中，本光纤传输原理实训部分可以与程控交换部分和通信原理部分紧密配合，方便的插入模拟话音、数字话音、复接数据、图像基带信号等传输通道中，实现上述各类信号的长距离低损耗传输，使学生通过实验对光纤通信系统的的主要优点、光纤通信系统的基本概念、基本构成、基本应用与测试技术有一个全面的了解，以开阔学生眼界，提高学习光通信技术的兴趣。
二、电路组成概述
光纤通信传输实验部分包含有两套综合型光通信实验收/发端机、两套计算机数据光收/发端机以及DDS函数信号发生器等组成部分。为体现各个组成部分在实际应用中的相对独立性，各部分电路在该硬件平台均采用独立的PCB制版，板上以清晰的白色字体标明功能。对
各部分电路功能的进一步细化则在板上按模块划分，对于每一个电路测试模块都能单独开设实验，便于教学、实验和实验内容的组织、划分。
综合型基本光通信实验收发端机主要由下列功能模块组成：
1、 1310nm波长光发送/接收机模块，以下又称“光纤综合传输模块A”（单模，FC型光接口）。
2、 1550nm波长光发送/接收机模块，以下又称“光纤综合传输模块B”（单模，FC型光接口）。
不同的波长配置使系统既可采用双光纤空分结构，也可采用单纤WDM波分复用结构。
计算机通信光收发端机主要由下列功能模块组成：
1310nm波长光发送/接收模块（两套，FC型光接口，采用双光纤空分结构） DDS函数信号发生器模块用于产生作为测试信号的函数波形，包括正弦波、三角波、方波等，各信号的频率、输出幅度均可调整。
在本光纤通信综合实验系统中，电源均由机柜统一供电，电源模块在该实验平台机柜内，主要完成交流?220V到+5V、-5V、+12V、-12V、-48V的直流变换，给整个硬件平台供电。
光纤通信原理综合实验系统通过下面几个端口与外部通信终端或测量设备进行连接： 1. 光发送模块的“模拟输入”接口：连接电话程控交换部分的模拟话音输出接口，进行通话实验及测量；也可接入基带视频信号源（如摄像头）进行视频光纤传输。
2. 光发送模块的“ 数字输入”接口：用于接入准备通过光纤发送的复用数字话音信号。
3. 光接收模块的“模拟输出”接口：用于将光纤接收并恢复的基带模拟话音信号送到电话程控交换部分的模拟话音输入接口；也可接入视频监视器进行光纤传输后视频的接收。
4. 光接收模块的 “ 数字输出”接口：用于将光纤接收并恢复的复用数字话音信号送到本端数字解复用与解码电路。
5. 尾纤FC型（或SC型）光端口（包括转接法兰盘）：用该端口连接外部单模光纤。若是光发送端口，可通过光纤与接收模块的光接口连接，或与波分复用器相连构建WDM光纤通信系统；也可通过该端口为光无源器件实验提供测量光源。
6. 一对计算机数据光收发模块的FC型光路收发接口，用于通过光纤建立局间信令传输通道。
第二章 光纤传输系统实验
第一节 激光器P-I特性曲线绘制实验
一、 实验目的与要求
1、 学习半导体激光器发光原理
2、 了解半导体激光器平均输出光功率与注入电流的关系 3、 掌握半导体激光器P-I曲线的测试及绘制方法
二、 实验内容
测量半导体激光器功率和注入电流，并画出P-I关系曲线。
三、 实验仪器
光纤综合传输模块（A或B），光功率计，万用表。
四、 基本原理
1、 半导体激光器的功率特性及伏安特性
图1-1 激光器的功率特性
半导体激光器的输出光功率与驱动电流的关系如图1-1所示，该特性有一个转折点，相应的驱动电流称为门限电流(或称阈值电流)，用Ith表示。在门限电流以下，激光器工作于自发发射，输出荧光功率很小，通常小于1nW；在门限电流以上，激光器工作于受激发射，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，如图1-2所示，但由于双异质结包含两个P-N结，所以在正常工作电流下激光器两极间的电压约为1．2V。
图1-2 激光器的伏安特性
阈值条件就是光谐振腔中维持光振荡的条件。设受激发射所产生的光介质的平均增益系 数(单位长度上的增益)为g，光介质的平均损耗系数为a，则光谐振腔产生和维持光振荡的条件为光子在光谐振腔中来回反射一次所产生的光能增益大于或等于光能的损耗，用公式表示为：
（1-1）
式中L为光谐振腔的长度，r1，r2分别为光谐振腔两端镜面的反射系数(O （1-2） Jth为门限状态下注入有源区的电流密度。?为平均增益因子，其值取决于激光器的材料与结构。根据电流密度Jth可按下式计算出门限电流Ith 式中b为有源区宽度，ξ（>1）为电流侧向扩展因子。采用BH、DC—PBH和RWG激光器结构，可使ξ接近于1，故能获得较小的门限电流。激光器功率特性的线性程度对模拟光纤传输系统的非线性失真指标影响很大。