通信工程综合实验光纤传输系统实验
16页1、通信工程综合实验实 验 报 告l 光纤传输系统实验学院: 班级:姓名: 学号:组员: 日期:2016/4第7章 光无源器件特性测试实验三 无源光耦合器特性测试1、实验目的(1)了解光耦合器的工作原理及其结构(2)掌握光耦合器的正确使用方法(3)掌握光耦合器的主要特性参数的测试方法2、实验环境及相关设备(1)JH5002A+型光纤通信原理实验箱 1台(2)光功率计 1台(3)FC/PC光纤活动连接器 2个(4)FC/PC Y型光分路/合路器(分光比10:90) 1个3、实验基本原理光耦合器又称为光定向耦合器,用于对光信号实现分路、合路、插入和分配,其工作机理是光波导间电磁场的相互耦合1)光耦合器的分类光耦合器的种类很多,最基本的耦合器可以实现两波耦合。从结构上看,两个入口的光耦合器有如下几种类型。第1类光耦合器件为微光元件型,这种类型多数采用自聚焦透镜为主要的光学构件,利用/4的自聚焦透镜可以把汇聚或发散的光线变成平行光线,也可以把平行光线变成汇聚或发散的光线,这一特点可以用来实现两束光线的耦合。第2类光耦合器件是利用光纤熔锥成形,用两根以上的光纤经局部加热融合而成,首先去掉光纤的覆层,
2、再在熔融拉伸设备上平行安装两根光纤,局部加热融合,并渐渐将融合部分直径从200m左右拉伸到2040m左右。由于这种细芯中的光场渗透到包层中,两个纤芯之间就会产生光的耦合,控制拉伸的程度即可以控制耦合比,附加损耗和分光比由光纤选型和熔融拉伸工艺所决定,借助计算机的精密控制,自动熔融拉伸设备可不间断地监测分光比和拉伸量,使制得的光纤耦合器平均插入损耗达0.1dB一下,分光比精度达1%一下。星型耦合器是这种结构最典型的一种形式,如图7-15所示。第3类光耦合器件采用光纤磨抛技术,将两根光纤磨抛后的楔形斜面对接胶黏,再与另一根光纤的端面黏结。其附加损耗可以低于1dB,隔离度大于50dB,分光比可由1:1至1:100。第4类光耦合器件用平面波导技术实现,运用先进的平面薄膜光刻、扩散工艺,可得到一致性好、分光比精度也高的光耦合器,但耦合到光纤的插入损耗较大。在上述各类光耦合器中,熔锥型光纤耦合器制作方便,容易与外部光纤连接,能耐受较高的机械振动和温度变化,且价格便宜,因此这种类型的光耦合器件应用最多。2)22单模光纤耦合器的结构22单模光纤耦合器方框图如图7-16所示22单模光纤耦合器按应用目的可
3、分别制成性能不同的两类器件,一类是光分路器/合路器,另一类是波分复用器(又称光分波器/合波器)。光分路器/合路器工作于一个波长,对光信号实现分路、合路;而波分复用器则工作于两个或两个以上不同的波长,实现不同波长光信号的合路或根据波长进行光信号的分路。3)光分路器/合路器的性能指标当光分路器/合路器工作于一个波长时,假设光源接于端口1,则光功率耦合到端口3和2,几乎没有光功率折返过来耦合到端口4;而当光源接于端口4时,也几乎没有光功率折返过来耦合到端口1。另外,根据器件的光路可互异性,端口1、4可以与端口2、3对调。这种耦合器的技术指标如下。(1)工作波长,通常取1310nm或1550nm(2)附加损耗LfLf=10lgP2+P3P1(dB)式中,P1注入端口1的光功率P2,P3分别为端口2、3输出的光功率。良好的22单模光纤耦合器的附加损耗可小于0.2dB。(3)分光比(或分束比)RiRi=PiP2+P3,i=2,3分光比的比值大小可以根据应用要求而定。(4)分路损耗LiLi=-10lgPiP1=-10lgRi+Lf,i=2,3(5)反向隔离度LrLr=-10lgP4P1通常要求Lf5
4、5dB。4、实验内容及步骤该实验可在试验箱左边上方的1310nm光端机发送模块或右边上方的1550nm光端机发送模块上各自独立进行。主要是对光分路/合路器性能指标进行测试,做实验前做好准备工作,按图7-17连接好测试设备,连接尾纤、连接器和光无源器件时要注意定位槽方向。(选用的是1550nmLD,与示意图略有不符)1)电路部分操作2)光路部分操作3)打开实验箱操作电源开关4)输入端至各支路输出端分路损耗的测量用光功率计测量1550nm光源经尾纤输出在“a”点的光功率Pa,然后将信号接入光分路器的输入端口;用光功率计测量支路一(“b”点)光功率Pb及支路二(“c”点)光功率Pc,记录测量结果并将测试数据分别填入以下两表,计算光分路器各支路分路损耗值。50%光分路器分路损耗输入功率/dBm输出功率/dBm插入损耗/dBPa:-0.68Pb:-3.683Pa:-0.68Pc:-3.7735)分光比测量在上述测量条件下,用光功率计再次测量光功率Pb及Pc。记录测量结果,填入表,计算光分路器的分光比。50%光分路器分光比输出功率/dBm总输出功率/dBm计算分光比/%Pb:-3.58-0.715
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