光纤通信实验四.doc

实验报告实验报告课程名称：课程名称： 光通信实验光通信实验 实验名称：实验名称：单模光纤损耗测试实验单模光纤损耗测试实验光无源器件特性测试实验光无源器件特性测试实验学生姓名：学生姓名： 章仕波章仕波 学生学号：学生学号： 11081522 实验日期：实验日期： 4 月月 8 日日 实验八实验八 单模光纤损耗测试实验单模光纤损耗测试实验一、实验目的一、实验目的 1、学习单模光纤损耗的定义 2、掌握单模光纤弯曲损耗测试方法二、实验内容二、实验内容 1、测量单模光纤不同弯曲半径的损耗三、预备知识三、预备知识 1、了解单模光纤的特点、特性四、实验仪器四、实验仪器 1、ZY12OFCom13BG3 型光纤通信原理实验箱1 台 2、FC 接口光功率计1 台 3、万用表1 台 4、FC/PC-FC/PC 单模光跳线1 根 5、扰模器（可选）1 台 6、连接导线 20 根五、实验原理五、实验原理 在单模光纤中只传输 LP01模，没有多模光纤中各种模变换、模耦合及模衰减等问题， 因此其测量方法也与多模光纤有些不同。

对于单模光纤而言，随着波长的增加，其弯曲损耗也相应增大，因此对 1550nm 波长的 使用，要特别注意弯曲损耗的问题随着光纤通信工程的发展，最低衰减窗口 1550nm 波长 区的通信必将得到广泛的运用CCITT 对 G.652 光纤和 G.653 光纤在 1550nm 波长的弯曲损 耗作了明确的规定： 对 G.652 光纤，用半径为 37.5mm 松绕 100 圈，在 1550nm 波长测得的损耗增加应小于 1dB；对 G.653 而言，要求增加的损耗小于 0.5dB图图 8-18-1单模光纤弯曲损耗测试实验框图单模光纤弯曲损耗测试实验框图 此处可不用扰模器，可其它东西实现光纤的弯曲也可 弯曲损耗的测量，要求在具有较为稳定的光源条件下，将几十米被测光纤耦合到测试 系统中，保持注入状态和接收端耦合状态不变的情况下，分别测出松绕 100 圈前后的输出 光功率 P1 和 P2，弯曲损耗可由下式计算得出8-)lg(1021PPA 1） 相同光纤，传输相同波长光波信号，弯曲半径不同时其损耗也必定不同，同样，对于相同光纤，弯曲半径相同时，传输不同光波信号，其损耗也不同 由于按照 CCITT 标准，光纤的弯曲损耗比较小，在实验中采用减小弯曲半径的办法提 高实验效果的明显性。

实验测试框图如图 8-1 所示即先测量 1310nm 光纤通信系统光纤跳线没有进行缠绕时输出光功率 P0，再测单模光 纤跳线按照图 8-2 中两种方法进行缠绕时的光功率 P1和 P2，即可得到单模光纤传输 1310nm 光波时的相对损耗值；同样，组成 1550nm 光纤传输系统，重复上述操作即可得到 单模光纤传输 1550nm 光波时的相对损耗值 七、实验步骤七、实验步骤 1、用 FC-FC 光跳线将 1550nm 光发端机与光功率计相连，组成简单光功率测试系统 2、连接导线：PCM 编译码模块 T661 与 CPLD 下载模块 983 连接，T980 与光发模块输入 端 T151 连接 3、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关 K01，K02，五个发光二极管全亮4、接通 PCM 编译码模块(K60)、CPLD 下载模块（K90） ，光发模块(K15)的直流电源 5、用光功率计测量此时的光功率 P1，填入表 8-1 中 6、将光纤按照图 8-2 中方法缠绕，测得此时的光功率为 P2，填入表 8-1 中波长(nm) 缠绕方法1550不绕（光功率 uW）155.1 图 8-2a（光功率 uW）0.00821 图 8-2b（光功率 uW）81.0 图 8-2a (dB)-42.76损耗图 8-2b (dB)-2.82表表 8-18-1 光纤弯曲损耗比较表光纤弯曲损耗比较表 7、依次关闭各直流电源、交流电源。

拆除导线，光纤等光纤器件，将实验箱还原 8、将测得的数据依次代入公式 8-1 中计算得出各弯曲损耗 9、根据上述实验步骤，设计并完成 1310nm 单模光纤损耗测试实验九、实验思考题九、实验思考题 1、传输相同波长信号时，为什么不同弯曲半径下光纤的损耗不同？ 弯曲角度大的光纤中，传播的光线有很大一部分没有发生全反射，透射出去a)弯曲半径 R1缠绕方法(b)弯曲半径 R2缠绕方法图图 8-2 扰模器缠绕方法扰模器缠绕方法2、相同弯曲半径时，为什么光纤传输不同波长信号损耗不同？ 波长不一样，折射率就不一样，全反射角度不一3、查阅相关文献资料，说明影响单模光纤损耗的因素还有哪些？本征的传输损耗：吸收损耗、散射损耗和辐射损耗等光纤使用时引起的传输损耗： 光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失, 所造成的损耗；因光纤受到挤压时产生微小 的弯曲而造成的损耗；因光纤熔接适配器的连接时产生的损耗光纤的连接损耗实验九实验九 光无源器件特性测试实验光无源器件特性测试实验一、实验目的一、实验目的 1、了解光无源器件，Y 型分路器以及波分复用器的工作原理及其结构 2、掌握它们的正确使用方法 3、掌握它们主要特性参数的测试方法二、实验内容二、实验内容 1、测量 Y 型分路器的插入损耗 2、测量 Y 型分路器的附加损耗 3、测量波分复用器的光串扰 四、实验仪器四、实验仪器 1、ZY12OFCom13BG3 型光纤通信原理实验箱 1 台 2、FC 接口光功率计1 台 3、万用表1 台 4、FC-FC 法兰盘1 个 5、Y 型分路器1 个 6、波分复用器2 个 7、连接导线 20 根五、实验原理五、实验原理 光通信系统的构成，除需要光源器件和光检测器件之外，还需要一些不用电源的光通 路元、部件，我们把它们统称为无源器件。

它们是光纤传输系统的重要组成部分 光无源器件包括光纤活动连接器（平面对接 FC 型、直接接触 PC 型、矩形 SC 型） 、光 衰减器、光波分复用器、光波分去复用器、光方向耦合器（例如：Y 型分路器、星型耦合 器） 、光隔离器、光开关、光调制器…… 本实验重点介绍 Y 型分路器和光波分复用器，下一实验重点讲光纤活动连接器 在应用这些无源器件时必须考虑无源器件的各项指标，如 Y 型分路器（1 分 2 的光耦 合器）的插入损耗，分光比，波分复用器的光串扰等下面对 Y 型分路器插入损耗及附加 损耗及其分光比、波分复用器的光串扰分别进行测试 Y 型分路器的技术指标一般有插入损耗（Insertion Loss） 、附加损耗（Excess Loss） 、 分光比和方向性、均匀性等，在实验中主要测试 Y 型分路器的插入损耗，附加损耗及分光 比就 Y 型分路器而言，插入损耗定义为指定输出端口的光功率相对全部输入光功率的减 少值插入损耗计算公式为 9-1 式9-)lg(10.INoutiPPLiI1) 其中，I.Li 为第 i 个输出端口的插入损耗，Pouti是第 i 个输出端口测到的光功率值， PIN是输入端的光功率值。

Y 型分路器的附加损耗定义为所有输出端口的光功率总和相对于全部输入光功率的减 小值附加损耗计算公式为 9-2 式INOUT PPLElg10.（9-2） 对于 Y 型分路器，附加损耗是体现器件制造工艺质量的指标，反映的是器件制作过程 带来的固有损耗；而插入损耗则表示的是各个输出端口的输出光功率状况，不仅有固有损 耗的因素，更考虑了分光比的影响因此不同类型的光纤耦合器，插入损耗的差异，并不 能反映器件制作质量的优劣，这是与其他无源器件不同的地方 分光比是光耦合器件所特有的技术术语，它定义为耦合器各输出端口的输出功率的比 值，在具体应用中通常用相对输出总功率的百分比来表示100.OUTOUTi PPRC（9-3） 例如对于 Y 型分路器，1：1 或 50：50 代表了输出端相同的分光比即输出为均分的 器件在实际工程应用中，往往需要各种不同分光比的器件，可以通过控制制作方法来改 变光耦合器件的分光比 测试 Y 型分路器的插入损耗、附加损耗和分光比时，其测试实验框图如图 9-1 所示 测试方法为：先测试出光源输出的光功率 P0，将 Y 型分路器接入其中组成图 9-1 所示图图 9-19-1 Y Y 型分路器性能测试实验框图型分路器性能测试实验框图 测试系统后，分别测出 Y 型分路器输出端的光功率 P1和 P2，代入 9-1，9-2，9-3 式即可得 到待测 Y 型分路器的性能指标。

波分复用器的光串扰（隔离度） ，为波分复用器输出端口的光进入非指定输出端口光能 量的大小其测试原理图如图 9-2 所示图图 9-29-2 波分复用器光串扰测试原理图波分复用器光串扰测试原理图 上图中波长为 1310nm、1550nm 的光信号经波分复用器复用以后输出的光功率分别为 P01、P02，解复用后分别输出的光信号，此时从 1310 窗口输出 1310nm 的光功率为 P11，输 出 1550nm 的光功率为 P12；从 1550 窗口输出 1550nm 的光功率为 P22，输出 1310nm 的光功 率为 P21将各数字代入下列公式：（9-2101 12lg10PPL4）（9-1202 21lg10PPL5） 上式中 L12 、L21即为相应的光串扰由于便携式光功率计不能滤除波长 1310nm 只测 1550nm 的光功率，同时也不能滤除 1550nm 只测 1310nm 的光功率所以改用下面的方法进行光串扰的测量 测量 1310nm 的光串扰的方框图如 9-3（a）所示 测量 1550nm 的光串扰的方框图如 9-3（b）所示：在这种方法中，光串扰计算公式为：（9-121 12lg10PPL6）（9-212 21lg10PPL7） 上式中 L12，L21即是光波分复用器相应的光串扰。

七、实验步骤七、实验步骤 Ａ、Ａ、Y Y 型分路器性能测试型分路器性能测试λ2， P21550 窗口1550 窗口1310 窗口1310 窗口 光波分 复用器光波分 复用器P21P22λ2无 光图图 9-3(b)9-3(b) 1310nm1310nm 光串扰测试框图光串扰测试框图ABλ1, P1λ11310 窗口1550 窗口1310 窗口1550 窗口光波分 复用器光波分 复用器P11P12无 光 图图 9-3(a) 1310nm 光串扰测试框图光串扰测试框图AB1、用 FC-FC 光跳线将 1310nm 光发端机与光功率计相连，组成简单光功率测试系统 2、连接导线：PCM 编译码模块 T661 与 CPLD 下载模块 983 连接，T980 与光发模块输入 端 T101 连接 3、将拨码开关 BM1、BM2 和 BM3 分别拨到数字、1310nm 和 1310nm 4、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关 K01，K02，五个发光二极管全亮5、接通 PCM 编译码模块(K60)、CPLD 下载模块（K90） ，光发模块(K10)的直流电源 6、用万用表监控 R110 两端电压（红表笔插 T103，黑表笔插 T104） ，调节半导体激光 器驱动电流，使之为 25mA。

7、用光功率计测得此时光功率为 P0 8、拆除 FC-FC 光纤跳线，将 Y 型分路器按照图 9-1 中方法组成测试系统 9、用光功率计分别测出 Y 型分路器输出两端光功率 P1和 P2 10、关掉各直流开关，以及交流电开关拆除导线以及各光学元件，将实验箱还原 B B、波分复用器性能测试、波分复用器性能测试 1、连接导线：PCM 编译码模块 T661 与 CPLD 下载模块 983 连接，T980 与光发模块输入 端 T101 连接 2、波分复用器连接： (1)将波分复用器（A）标有“1310nm”的光纤接头插入“1310nm”光发端 （1310nmT） 。