通信工程专业综合实验2(终).pdf

通信工程专业综合实验 ——光波分复用传输系统 姓名刘铜 学号12211059 班级通信 1203 成员程蕾 老师王根英 时间星期五 下午第一节课 目录 实验一无源光耦合器特性测试 1 一、实验目的 1 二、实验环境及相关设备. 1 三、实验基本原理 1 四、实验内容及步骤 2 五、思考题 4 实验二光波分复用器特性测试 4 一、实验目的 4 二、实验环境及相关设备. 4 三、实验基本原理 4 四、实验内容及步骤 7 五、实验报告要求 8 六、思考题 8 1 实验一无源光耦合器特性测试 一、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 二、实验环境及相关设备 JH5002A+型光纤通信实验系统—1 台 光功率计— 1 台 FC/PC光纤活动连接器—2 个 FC/PC Y型光分路器 /合路器（分光比10:90）— 1 个 三、实验基本原理 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；而当光源街于端口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易性，端口1、4 可以与端口2、3 对调这样耦合器的技术指标如下 （1）工作波长 λ，通常取1310nm 或 1550nm （2）附加损耗Lf： Lf=10lg[(p2+p3)/p1] 式中， P1——注入端口1 的光功率： P2、P3——分别为端午2、3 输出的光功率良好的2*2 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）Ri Ri=Pi/（P2+P3）i=2,3 分光比值的大小可以根据应用要求而定 （4）分路损耗Li： Li=-10lgPi/P1=-10lgRi+Lf i=2,3 分光比值的大小可以根据应用要求而定 （5）反向隔离度Lr： Lr=-10lgP4/P1 通常要求Lr55dB （测量反向隔离度时，须将端口2、 3 浸润于光纤的匹配液中，以防止光 的反射 除上述指标外，还有偏振灵敏度△R、光谱响应范围△λ、机械性能和温度性能等项指标 2 四、实验内容及步骤 该实验可在实验箱左边上方的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 1 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。

图 1 光分路器性能测试连接示意图 1、电路部分操作 （1）关闭系统电源，将激光器工作模式选择开关（跳线SS01）置于“模拟”位 置，使光发信模块中LD连接于传输模拟信号状态 （2）将光发信模块中模拟发送部分的WS04“幅度”旋钮反时针旋至最左端，使 无模拟驱动信号输出，WS05“偏流”旋钮顺时针旋至最右端，使直流偏置 电流达到最大值 2、光路部分操作 （1）在光发送模块的LD尾纤法兰盘处， 小心插入一根光跳线一端的活动连接器 （2）光跳线另一端的活动连接器连接到光功率计 （3）打开光功率计电源开关，并选择光功率计的工作波长与所测试的LD波长一 致 3、 打开实验箱交流电源开关 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1310nm 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下表，计算光分路器各支路分 路损耗值 1310nm 10%光分路器分路衰耗（b 支路为 10%，c 支路为 90%） 输入功率 /dBm 输出功率 /dBm 插入损耗 /dB Pa：-1.62 Pb：-2.00 0.38 Pc：-11.26 9.64 1550nm 50%光分路器分路衰耗 输入功率 /dBm 输出功率 /dBm 插入损耗 /dB Pa：-2.33 Pb：-7.80 5.47 Pc：-6.70 4.37 3 5、 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，填入下 表，计算光分路器分光比 1310nm 10%光分路器分光比（b 支路为 10%，c 支路为 90%） 输出功率 /dBm 总输出功率 /dBm 计算分光比 /% Pb：-2.20(0.60256mw) P总功率： -1.72(0.672977mW) 89.54% Pc：-11.45(0.071614mW) 10.64% 1550nm 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：-5.11(0.308319mW) P总功率： -1.97(0.635331mW) 48.53% Pc：-5.01(0.496592mW) 49.66% 6、 波长特性测量 分析 1310nm（或 1550nm）波长分路器使用1550nm（ 1310nm）波长时对分路损耗 和分光比的影响，根据测试数据填写下表，计算分路损耗和分光比，分析波长的变 化对分路及分光比的影响 1310nm 50%光分路器波长特性测量 输入功率 /dBm 输出功率 /dBm 分路损耗 /dB Pa：-2.25 Pb：-4.00 1.75 Pc：-7.32 5.06 1550nm 10%和 90%光分路器波长特性测量 输出功率 /dBm 总输出功率 /dBm 计算分光比 /% Pb：-3.74(0.422669mW) P总功率： -2.89(0.514044mW) 82.22% Pc：-9.79(0.104954mW) 20.42% 7、合波定向特性测量 按图 2 连接好测试设备。

连接尾纤、连接器和光无源器件时注意定位销的方向 图 2 合波定向特性测量 4 用光功率计测量1310nm 光源经尾纤输出在支路一（“a”点）的光功率Pa，然后用 光功率计测量光合路输出（“b”点）的光功率Pb，用光功率计在支路二（“c”点） 测量返回的光功率Pc，根据上述测量数据，将测量结果填入下表，计算光合路器回 波损耗 合波定向特性测试 支路一输入功率/dBm 输出功率 /dBm 计算损耗 /dB Pa：-1.73 定向输出Pb：-11.69 9.96 返回输出Pc：-27.58 25.85 五、思考题 1、合波定向特性测试说明了什么问题？ 光的传播具有定向性，当从一端口传输到另一端口的光损耗较小；反之传输损耗则很大说 明光传播具有定向性 2、波长的变化对光分路损耗和分光比有何影响？ 光分路损耗对光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要所以当波长变化时，光分路损 耗变化很小，甚至不变 分光比定义为光分路器各输出端口的输出功率比值，在系统应用中， 分光比的确是根据实际 系统光节点所需的光功率的多少，确定合适的分光比，光分路器的分光比与传输光的波长有 关，例如一个光分路在传输1310nmd 的光时，两个输出端的分光比为50:50； 在传输 1550nm 的光时，则变为70:30。

因此波长变大，分光比变大 实验二光波分复用器特性测试 一、实验目的 1、了解光波分复用器的工作原理及其结构 2、掌握光波分复用器的特性参数测试和正确使用方法 二、实验环境及相关设备 JH5002A+型光纤通信原理实验箱1 个 光功率计1 台 1310/1550 光波分复用器2 只 FC/PC光纤跳线4 根 三、实验基本原理 1、光纤传输系统的构成 在做实验前， 需要对波分复用器的基本原理及其性能有初步的了解，波分复用光纤传输 5 系统图 1当该传输系统工作于两个不同的波长时，假设端口1 注入的光波是波长λ1，λ2 两个光波合成，则光波经波分复用器内部传输后，λ1 只能从端口2、3 中一个特定的端口 输出，而光波 λ2 只能从另一个特定的端口输出作为波分复用器的单模光纤耦合器可单向 运用，也可双向运用 图 1 波分复用光纤传输系统 在单向运用时，两个不同波长的光波分别从端口2、3 注入，则端口1 有两个波长的合 成光波输出，这是合波器；反之，两个不同波长的合成光波从端口1 注入，端口2、3 分别 有一个波长的光波输出，这是分波器 合波器和分波器分别应用在波分复用光纤传输系统的 发送端和接收端。

在双向运用时， 正方向和反方向传输的光波的波长不同，两个波分复用器分别置于双向 光纤传输系统的两端，在这种情况下，波分复用器起的作用是波长隔离作用双向光纤 传输系统如下图所示 图 2 双向光纤传输系统 波分复用器的合波状态应用较多，例如，在掺铒光纤放大器中将980nm 或 1480nm 波 长的泵浦（ Pump）光与 1550nm 波长的信号光合成起来注入掺铒光纤 2、波分复用器主要技术指标 （1）工作波长 λ1、λ2本实验系统的工作波长λ1、λ2 分别为 1310nm 和 1550nm （2）插入损耗Li发端波分复用器插入损耗的定义为： Li=10lg（P2/P1）—— λ1 或 Li=10lg（P3/P1）—— λ 2 从上式可知， 当工作波长为λ1 时，插入损耗就是波长为λ1 的输入光功率率P1 与输出光功 率 P2之比的分贝数，当工作波长为λ2 时，插入损耗就是波长为λ2 的输入光功率率P1 与 输出光功率P3 之比的分贝数良好的波分复用器的插入损耗可小于0.5dB （3）波长隔离度Lλ是指一个波长的光功率串扰另一工作波长的输出串扰程度，一般用 分贝数来描述Lλ值一般应达到20dB 以上。

波长隔离度的定义为： Lλ=-10lg（P3/P2）—— λ1 或 Lλ-10lg（ P2/P3）—— λ2 （4）光谱响应范围△λ通常指插入损耗小于某一容许值的波长范围要根据应用要求而 定除此之外还有机械性能和温和度性能指标一个典型的1.31un/1.55um 熔锥型单模光纤 波分复用器的谱损曲线如图3 所示 6 图 3 熔锥型单模光纤波分复用器的谱损耗曲线 （5）波分复用器的光串扰波分复用器的光串扰测量原理框图如图4 所示 图 4 波分复用器的光串扰测量原理框图 在上图中，波长为1310nm、1550nm 的光信号经波分复用器合波复用以后输出的光功率分 别为 P1、P2，经解复用后，将各输出端口不同波长的光功率记为Pmn其中， m 表示端口 特定的理论输出波长，m=1 表示 1310nm，m=2 表示 1550nm；而 n 表示实际输出的波长与 端口理论波长的匹配状况，n=1 表示匹配， n=2 表示不匹配 因此， 匹配情况是从1310 窗口输出1310nm 的光功率，记为 P11， 或从 1550 窗口输出1550nm 的光功率，记为P21，而不匹配情况是从1310 窗口输出1550nm 的光功率，记为P12，或从 1550 窗口输出 1310nm 的光功率，记为P22。

显然， P12 和 P22 就是串扰光功率因此，光 串扰可以用下式计算 L12=10lg（P1/P22） L12=10lg（P1/P12） 由于便携式光功率计不可能在测量波长1550nm 的光功率时完全滤除波长1310nm 的光功率， 也不可能在测量波长1310nm 的光功率时完全滤除波长1550nm 的光功率， 所以改用下面的 方法进行光串扰的测量可以提高测量精度 测量 1310nm 的光串扰和1550nm 的光串扰的方框图如图5 所示 7 图 5 波分复用器串扰的测量框图 波分复用器实际测量得到的光串扰为： L12=10lg（P1/P22） L12=10lg（P1/P12） 四、实验内容及步骤 以下实验步骤可在实验箱左上方1310nm 光发信模块或右上方的1550nm 光发信模块上各自 独立进行 1、波长隔离度测量 （1）关闭系统电源，按图1 将光发信模块的光输出端口、发端和收端波分复用器、光跳线 连接好 （2）连接导线将光发信机工作方式选择跳线SS01插在“数。