光纤实验眼图
苏州大学电子信息学院实验报告光纤信道眼图观察实验者姓名：金麟琦合作者姓名：苏炳磊专业：信息工程班级：13信息学号：1328405006指导老师：高明义实验日期：.5.24目录一实验目的*二实验原理*三基本操作过程*四仪器与设备*五安全注意事项*六实验内容、数据记录与处理*七思考题*八结果与讨论*参考文献*一、实验目的1．了解眼图产生原理；2．用示波器观测扰码的光纤信道眼图。
二、实验原理本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。
电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。
在本实验中，涉及的电发射部分有两个功能模块：8位的自编数据功能和扰码功能。
涉及的电接收部分就是收端均衡滤波器电路、时钟提取、再生、相应的解扰功能。
眼图观测的实验结构如下图所示：TP106光电电光光纤1310nmLD+单模数字序列光发射光接收TP201P112均衡滤波器图6.5.1CMI码光纤通信基本组成结构在整个通信系统中，通常利用眼图方法估计和改善传输系统性能。
我们知道，在实际的通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统必定要产生畸变，也会引入噪声和干扰，也就是说，总是
在不同程度上存在码间串扰。
在码间串扰和噪声同时存在情况下，系统性能很难进行定量的分析，常常甚至得不到近似结果。
为了便于评价实际系统的性能，常用观察眼图进行分析。
眼图可以直观地估价系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常用的测试手段。
什么是眼图?所谓“眼图”，就是由解调后经过接收滤波器输出的基带信号，以码元同步时钟作为同步信号在示波器屏幕上显示的波形。
干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。
6.5.2无失真及有失真时的波形及眼图(a)无码间串扰时波形；无码间串扰眼图(b)有码间串扰时波形；有码间串扰眼图在图6.5.2中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”，一个无失真，另一个有失真(码间串扰)。
图6.5.2中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元波形叠加组成的。
眼图中央的垂直线表示取样时刻。
当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开”的眼睛。
在取样时刻，所有可能的取样值仅有两个：+1或-1。
当波形有失真时，在取样时刻信号取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分闭合。
这样，保证正确判决所容许的噪声电平就减小了。
换言之，在随机噪声的功率给定时，将使误码率增加。
“眼睛”张开的大小就表明失真的严重程度。
为便于说明眼图和系统性能的关系，我们将它简化成图6.5.3的形状。
6.5.3眼图的重要性质由此图可以看出：(1)最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻；(2)眼睛闭合的速率，即眼图斜边的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜边愈陡，对定位误差愈敏感；(3)在取样时刻上，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量；
(4)在取样时刻上，上下两阴影区的间隔垂直距离之半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决；(5)阴影区与横轴相交的区间表示零点位置变动范围，它对于从信号平均零点位置提取定时信息的解调器有重要影响。
实验室理想状态下的眼图如图6.5.4所示。
衡量眼图质量的几个重要参数有：1．眼图开启度(U-2ΔU)/U 指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。
无畸变眼图的开启度应为100%。
其中U=U++U-2．“眼皮”厚度2ΔU/U指在最佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与最大幅度之比，无畸变眼图的“眼皮”厚度应等于0。
3．交叉点发散度ΔT/T指眼图过零点交叉线的发散程度，无畸变眼图的交叉点发散度应为0。
4．正负极性不对称度指在最佳抽样点处眼图正、负幅度的不对称程度。
无畸变眼图的极性不对称度应为0。
最后，还需要指出的是：由于噪声瞬时电平的影响无法在眼图中得到完整的反映，因此，即使在示波器上显示的眼图是张开的，也不能完全保证判决全部正确。
不过，原则上总是眼睛张开得越大，误判越小。
在图6.5.4中给出从示波器上观察到的比较理想状态下的眼图照片。
(a)二进制系统(b)随机数据输入后的二进制系统图6.5.4实验室理想状态下的眼图三、实验步骤1．关闭系统电源，按照图6.5.1将1310nm光发射端机的TX1310法兰接口、FC-FC单模尾纤、1310nm光接收端机的RX1310法兰接口连接好。
注意收集好器件的防尘帽。
2．打开系统电源，在液晶菜单选择“码型变换实验-扰码PN”的子菜单，确认；P101测试点观测菜单选择的基带数据序列。
3．用信号连接线连接P103、P201两铆孔，示波器A通道测试TP201测试点，确认有相应的波形输出。
注意插好KO1、KO2、KO3跳线器。
连接P202、P111两铆孔，即将光电转换信号送入数据接收单元。
信号转换过程如图6.5.14．对照加扰规则，观测P103测试点
的加扰后序列信号，是否符合其规则。
看波形码型时可用其时钟进行同步。
P102为数据对应的时钟，P106为扰码数据。
5．示波器B通道测试P202测试点，看是否有与TP201测试点一样或类似的信号波形。
注意看K05插入右侧，测试P115译码输出测试点，看是否跟发端设置的基带数据P101测试点一样或类似的信号波形。
6．连接P202、P112，即1310nm光接收端机光电转换加扰后数据自动送往均衡滤波器电路。
示波器A通道（触发TRTIGGER档）测试P102测试点（与码元同步的时钟T），示波器B通道测试TP106测试点（均衡滤波器输出波形）7．调节调整示波器的扫描周期（=nT），使TP106的升余弦波波形的余辉反复重叠（即与码元的周期同步），则可观察到n只并排的眼图波形。
眼图上面的一根水平线由连1引起的持续正电平产生，下面的一根水平线由连0码引起的持续的负电平产生，中间部分过零点波形由1、0交替码产生。
8．调整W901直到TP106点波形出现过零点波形重合、线条细且清晰的眼图波形（即无码间串扰、无噪声时的眼图）。
在调整W901过程中，可发现眼图过零点波形重合时W901的位置不是唯一的，它正好验证了无码间串扰的传输特性不唯一。
9．关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。
四、实验仪器1．光纤通信实验箱2．20M双踪示波器3．FC-FC 单模光跳线4．信号连接线3根五、安全注意事项1实验时插拔光纤应该关闭电源防止损害光纤线。
2实验仪器要合理安装，轻拿轻放，防止损害。
六、实验结果1.实验观测图2．叙述眼图的产生原理以及它的作用。
答：眼图，是由于示波器的余辉作用，将扫描所得的每一个码元波形重叠在一起，从而形成眼图。
其是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。
观察眼图的方法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称为“眼图”。
眼图中包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从而可以估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。
另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。
参考文献1眼图百度百科2《光通信技术》实验讲义3《光通信技术》第四版
题目实验一：数字光收端机的灵敏度及动态范围的测量；实验二：CMI编译码、5B6B编码原理及光传输实验；实验三：加扰、解扰原理及光传输实验；实验四：光纤信道眼图观察 学生姓名________ _____ ____ ___________ 课程____________光纤通信 ______________ 学号____________ _____________ 专业______________通信工程________________
目录 一、实验一：《数字光收端机的灵敏度及动态范围的测量》 ································P2-4二、实验二：《CMI编译码、5B6B编码原理及光传输实验》 ································P5-8三、实验三：《加扰、解扰原理及光传输实验》 ································P9-11四、实验四《光纤信道眼图观察》 ·······························P12-14五、附录——《原始数据报告单》 ·······························P15
实验1 数字光收端机的灵敏度及动态范围的测量 一、实验目的 1.熟悉数字光收端机灵敏度及动态范围的概念 2.掌握数字光收端机灵敏度及动态范围的测试方法 二、实验仪器 1.光纤通信实验箱 2.20M 双踪示波器 3.光功率计（FC-FC 单模尾纤） 4.可调衰减器（FC-FC ） 5.信号连接线 2根 三、理论原理及测量方法 1.灵敏度 灵敏度是指在保证一定的误码率前提下，光接收机所允许接收的最小光功率。灵敏度的单位为分贝毫瓦（dBm ）。 测量方法:通常理想下，是根据判断接收端机的信号输出是否存在超过误码率范围时，测得此时接收端接收的最小光功率。然而，理想情况通常难以实现，比如采用PN 随机序列时，光功率变化范围难以固定，不易于测量最低值。在本次实验中，采用固定码型进行光信号输入，利用光衰减器模拟信号传输过程中的功率衰减，当衰减系数恰好使接收端五信号波形时，测得此时功率大小，得到灵敏度值。 2.动态范围 光收端机的动态范围是指在保证一定的误码率前提下，光接收机所允许接收的最大和最小光功率之比的分贝数。其计算公式如下： min max 10P P Lg D （dB ） 测量方法：理想情况下，是根据采用最大光功率输入（例如采用“全1码”时，功率了最大）比上满足误码率范围的输入最小值（灵敏度）来求得动态范围D 。在本次实验中，由于“全1码”难以通过示波器观察分辨，于是采用10101010码进行求的，其动态范围可以根据其输入最大值与最小值之比得到，动态范围特性不变。 四、实验步骤 1.按照以下原理电路图，连接好各个器件。
课程名称：光纤通信 实验名称：实验5 眼图观测实验 姓名： 班级： 学号： 实验时间： 指导教师： 得分：
一、实验目的 1、了解和掌握眼图的形成过程和意义。 2、掌握光纤通信系统中的眼图观测方法。 二、实验内容 1、观测数字光纤传输系统中的眼图张开和闭合效果。 2、记录眼图波形参数，分析系统传输性能。 三、实验器材 1.主控&信号源模块 2.25号光收发模块 3.示波器 四、实验原理 1、实验原理框图
眼图测试实验系统框图 2、实验框图说明 本实验是以数字信号光纤传输为例，进行光纤通信测量中的眼图观测实验；为方便模拟真实环境中的系统传输衰减等干扰现象，我们加入了可调节的带限信道，用于观测眼图的张开和闭合等现象。如眼图测试实验系统框图所示，系统主要由信号源、光发射机、光接收机以及带限信道组成；信号源提供的数字信号经过光发射机和接收机传输后，再送入用于模拟真实衰减环境的带限信道； 通过示波器测试设备，以数字信号的同步位时钟为触发源，观测TP1测试点的波形，即眼图。 3、眼图基本概念及实验观察方法 所谓眼图，它是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形。眼图包含了丰富的信息，反映的是系统链路上传输的所有数字信号的整体特征。利用眼图可以观察出码间串扰和噪声的影响，分析眼图是衡量数字通信系统传输特性的简单且有效的方法。 ●被测系统的眼图观测方法 通常观测眼图的方法是，如下图所示，以数字序列的同步时钟为触发源，用示波器YT模式测量系统输出端，调节示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，则屏幕中显示的即为眼图。 眼图测试方法框图 ●眼图的形成示意图
一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每个状态组发送的此时要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在示波器屏幕上。 八种状态如下所示： 八种状态示意图 眼图合成示意图如下所示： 眼图合成示意图 一般在无串扰等影响情况下从示波器上观测到的眼图与理论分析得到的眼图大致接近。 ●眼图参数及系统性能 眼图的垂直张开度表示系统的抗噪声能力，水平张开度反映过门限失真量的大小。眼图的张开度受噪声和码间干扰的影响，当光收端机输出端信噪比很大时眼图的张开度主要受码间干扰的影响，因此观察眼图的张开度就可以估算出光
通信原理实验报告实验名称：数字基带信号的眼图实验 实验时间： 2012年12月11日 指导老师：应娜 学院：计算机学院 班级：11052411（网络工程） 学号：11054110 姓名：龚泽鑫
一、实验名称 数字基带信号的眼图实验 二、实验目的 1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法； 2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下，不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度； 3、熟悉MATLAB语言编程。 三、实验步骤 1、程序框架 图3-4 程序框架 首先，产生M进制双极性NRZ码元序列，并根据系统设置的抽样频率对该NRZ码 元序列进行抽样，再将抽样序列送到升余弦滚降系统，最后画出输出码元序列眼图。 2、参数设置 该仿真程序应具备一定的通用性，即要求能调整相应参数以仿真不同的基带传输系统，并观察输出眼图情况。因此，对于NRZ码元进制M、码元序列长度Num、码元速率Rs，采样频率Fs、升余弦滚降滤波器参考码元周期Ts、滚降系数alpha、在同一个图像窗口内希望观测到的眼图个数Eye_num等均应可以进行合理设置。 四、数据分析 (1)部分程序分析： alpha=0.2; %设置滚降系数，取值范围在[0,1] Ts=1e-2; %升余弦滚降滤波器的参考码元周 %期, Ts=10ms,无ISI。 % Ts=2*(1e-2); %Ts=20ms,已经出现ISI（临界点） % Ts=5*(1e-2); %Ts=50ms,出现严重ISI Fs=1e3; %采样频率，单位Hz。注意：该数 %值过大将严重增加程序运行时间 Rs=50; %输入码元速率，单位Baud % M=2; M=4; %输入码元进制
光纤实验眼图 苏州大学电子信息学院实验报告光纤信道眼图观察实验者姓名：金麟琦合作者姓名：苏炳磊专业：信息工程班级：13信息学号：1328405006指导老师：高明义实验日期：.5.24目录一实验目的*二实验原理*三基本操作过程*四仪器与设备*五安全注意事项*六实验内容、数据记录与处理*七思考题*八结果与讨论*参考文献*一、实验目的1．了解眼图产生原理；2．用示波器观测扰码的光纤信道眼图。 二、实验原理本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。 电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。 在本实验中，涉及的电发射部分有两个功能模块：8位的自编数据功能和扰码功能。 涉及的电接收部分就是收端均衡滤波器电路、时钟提取、再生、相应的解扰功能。 眼图观测的实验结构如下图所示：TP106光电电光光纤1310nmLD+单模数字序列光发射光接收TP201P112均衡滤波器图6.5.1CMI码光纤通信基本组成结构在整个通信系统中，通常利用眼图方法估计和改善传输系统性能。 我们知道，在实际的通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统必定要产生畸变，也会引入噪声和干扰，也就是说，总是
在不同程度上存在码间串扰。 在码间串扰和噪声同时存在情况下，系统性能很难进行定量的分析，常常甚至得不到近似结果。 为了便于评价实际系统的性能，常用观察眼图进行分析。 眼图可以直观地估价系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常用的测试手段。 什么是眼图?所谓“眼图”，就是由解调后经过接收滤波器输出的基带信号，以码元同步时钟作为同步信号在示波器屏幕上显示的波形。 干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。 6.5.2无失真及有失真时的波形及眼图(a)无码间串扰时波形；无码间串扰眼图(b)有码间串扰时波形；有码间串扰眼图在图6.5.2中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”，一个无失真，另一个有失真(码间串扰)。 图6.5.2中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元波形叠加组成的。 眼图中央的垂直线表示取样时刻。 当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开”的眼睛。 在取样时刻，所有可能的取样值仅有两个：+1或-1。 当波形有失真时，在取样时刻信号取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分闭合。
实验报告 光纤信道眼图观察 实验者姓名： 合作者姓名： 专业： 班级： 学号： 指导老师： 实验日期：
目录 一实验目的 (2) 二实验原理 (3) 三基本操作过程？ (4) 四仪器与设备 (4) 五安全注意事项 (4) 六实验内容、数据记录与处理 (4) 七思考题 (5) 八结果与讨论 (5) 参考文献*
一、实验目的 1.了解眼图产生原理。 2.用示波器观测扰码的光纤信道眼图。 二、实验原理 本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。在本实验中，涉及的电发射部分有两个功能模块： 8位的自编数据功能和扰码功能。涉及的电接收部分就是收端均衡滤波器电路、时钟提取、再生、相应的解扰功能。眼图观测的实验结构如下图所示： 图1.1.1 CMI码光纤通信基本组成结构 在整个通信系统中，通常利用眼图方法估计和改善传输系统性能。 我们知道，在实际的通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统必定要产生畸变，也会引入噪声和干扰，也就是说，总是在不同程度上存在码间串扰。在码间串扰和噪声同时存在情况下，系统性能很难进行定量的分析，常常甚至得不到近似结果。为了便于评价实际系统的性能，常用观察眼图进行分析。眼图可以直观地估价系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常用的测试手段。 什么是眼图?所谓“眼图”，就是由解调后经过接收滤波器输出的基带信号，以码元同 可以在眼
1.1.2 无失真及有失真时的波形及眼图 (a) 无码间串扰时波形；无码间串扰眼图 (b) 有码间串扰时波形；有码间串扰眼图 在图6.6.2中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”，一个无失真，另一个有失真(码间串扰)。 图6.6.2中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元波形叠加组成的。眼图中央的垂直线表示取样时刻。当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开”的眼睛。在取样时刻，所有可能的取样值仅有两个：+1或-1。当波形有失真时，在取样时刻信号取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分闭合。这样，保证正确判决所容许的噪声电平就减小了。换言之，在随机噪声的功率给定时，将使误码率增加。“眼睛”张开的大小就表明失真的严重程度。 为便于说明眼图和系统性能的关系，我们将它简化成图6.6.3的形状。 1.1.3 眼图的重要性质 由此图可以看出：(1)最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻；(2)眼睛闭合的速率，即眼图斜边的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜边愈陡，对定位误差愈敏感；(3)在取样时刻上，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量；(4)在取样时刻上，上下两阴影区的间隔垂直距离之半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决；(5)阴影区与横轴相交的区间表示零点位置变动范围，它对于从信号平均零点位置提取定时信息的解调器有重要影响。实验室理想状态下的眼图如图12-3所示。 衡量眼图质量的几个重要参数有： 1.眼图开启度(U-2ΔU)/U 指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。无畸变眼图的开启度应为100%。 其中U=U++U-
光纤传输特性测试实验 一、 实验目的 1. 了解光纤损耗的定义 2. 学会用插入法测量光纤的损耗 1. 二、 实验原理 传输损耗是光纤很重要的一项光学性质，它在很大程度上决定着传输系统中的中继距离。损耗的降低依赖于工艺的提高和对石英材料的研究。 对于光纤来说，产生损耗的原因较复杂，主要由以下因素造成： １. 纤芯和包层物质的吸收损耗，包括石英材料的本征吸收和杂质吸收； ２. 纤芯和包层材料的散射损耗，包括瑞利散射损耗以及光纤在强光场作用下诱发的受激喇曼散射和受激布里渊散射； ３. 由于光纤表面的随机畸变或粗糙所产生的波导散射损耗； ４. 光纤弯曲所产生的辐射损耗； ５. 外套损耗。 这些损耗可以分为两种不同的情况。一是石英光纤的固有损耗机 理，像石英材料的本征吸收和瑞利散射，这些机理限制了光纤所能达到的最小损耗；二是由于材料和工艺所引起的非固有损耗机理，它可以通过提纯材料或改善工艺而减小甚至消除其影响，如杂质的吸收、波导散射等。 测量光纤损耗的方法很多，CCITT （国际电报、电话咨询委员会）建议以剪断法为参考，插入法为第一替代法，背向散射法为第二替代法。 测量光纤损耗时，只要测出光纤输入端的光功率 P １和输出光功率P 2，即可得到光纤总的平均损耗，则光纤损耗为： 2 1 lg 10P P A f (dB) （1） 剪断法 剪断法的测量框图如图2所示，标准光源发出光信号，扰模器的作用使光信号达到稳态模分布，利用光功率计先测出光纤的输出光功率P 2，然后在距离输入端2-3m 的地方将光纤剪断，测量出输入光功率P 1，最后根据6-1式即可算出光纤的损耗。 剪断法的特点是：简单、准确，但对光纤具有一定的破坏性。 输出功率P 2 输入功率P １ 图1 光纤损耗测量原理
0实验二光纤活动连接器认知及性能测试 （选） 一、实验目的 1、认知光纤活动连接器（法兰盘）。 2、了解光纤活动连接器在光纤通信系统中的作用。 二、实验内容 1、认识和了解光纤活动连接器及其作用。 2、测量光纤活动连接器的插入损耗。 三、实验器材 1、主控&信号源、25号模块各1块 2、23号模块（光功率计）1块 3、连接线若干 4、光纤跳线2根 5、光纤活动连接器（法兰盘）1个
四、实验原理 光纤活动连接器即光纤适配器，又叫法兰盘，是光纤传输系统中光通路的基础部件，是光纤系统中必不可少的光无源器件。它能实现系统中设备之间、设备与仪表之间，设备与光纤之间以及光纤与光纤之间的活动连接，以便于系统接续、测试、维护。它用于光纤与光纤之间进行可拆卸（活动）连接的器件。它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小。 目前，光纤通信对活动连接器的基本要求是：插入损耗小，受周围环境变化的影响小；易于连接和拆卸；重复性、互换性好；可靠性高，价格低廉。 光纤通信使用的光连接器按纤芯插针、插孔的数目不同分有单芯活动连接器和多芯活动连接器两类；单芯活动连接器的基本结构是插针和插孔。由光纤连接损耗的计算可知，影响损耗的主要外在因素是相互连接的两根光纤的纤芯之间的错位和倾斜，所以在连接器的结构中，要求插针中的纤芯与插孔有很高的同心度，相连的两根插针在插孔中能精确的对准。 光连接器的类型有FC 、SC 、ST等，主要根据散件的形状来区分。FC：螺纹连接，旋转锁紧；SC：轴向插拨矩形
外壳结构，卡口锁紧；ST：弹簧带键卡口结构，卡口旋转锁紧。各连接器插针套管的端面也可研磨抛光成平面、凸球面及一定角度面，此时根据插针套管的端面研磨的形状区分又可以分为PC、UPC、APC。PC：平面；UPC：球面；APC：8度面。例如FC/PC型即为:螺纹连接，插针套管截面为平面的连接器。如图1为FC/APC型单模光纤活动连接器。 图1 FC/APC型单模光纤活动连接器 1. FC型活动连接器 FC型（平面对接型）光连接器。这种连接器插入损耗小，重复性、互换性和环境可靠性都能满足光纤通信系统的要求，是目前国内广泛使用的类型。 FC型连接器结构采用插头－转接器－插头的螺旋耦合方式。两插针套管互相对接，对接套管端面抛磨成平面，外套一个弹性对中套筒，使其压紧并且精确对中定位。FC型光
光纤通信实验报告-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
光纤通信实验报告 课程名称光纤通信实验 实验一 光源的P-I特性、光发射机消光比测试 一、实验目的 1、了解半导体激光器LD的P-I特性、光发射机消光比。 2、掌握光源P-I特性曲线、光发射机消光比的测试方法。 二、实验器材 1、主控&信号源模块、2号、25号模块各一块 2、23号模块（光功率计）一块 3、FC/PC型光纤跳线、连接线若干 4、万用表一个
三、实验原理 数字光发射机的指标包括：半导体光源的P -I 特性曲线测试、消光比（EXT ）测试和平均光功率的测试。 1、半导体光源的P-I 特性 I(mA) LD 半导体激光器P-I 曲线示意图 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，也即启动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。半导体激光器的输出光功率与驱动电流的关系如上图所示，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I th 表示。在门限电流以下，激光器工作于自发辐射，输出（荧光）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类似于正向二极管的特性。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。 P -I 特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流I th 尽可能小，没有扭折点， P-I 曲线的斜率适当的半导体激光器：I th 小，对应P 值就小，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，消光比大；没有扭折点，不易产生光信号失真；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。 2、光发射机消光比 消光比定义为：00 11 10lg P EXT P 。
实验1 数字发送单元指标测试实验 一、实验目的 1.了解数字光发端机平均输出光功率的指标要求 2.掌握数字光发端机平均输出光功率的测试方法 3.了解数字光发端机的消光比的指标要求 4.掌握数字光发端机的消光比的测试方法 二、实验仪器 1.ZYE4301G型光纤通信原理实验箱1台 2.光功率计1台 3.FC/PC-FC/PC单模光跳线1根 4.示波器1台 5.850nm光发端机1个 6.ST/PC-FC/PC多模光跳线1根 三、实验原理 四、实验内容 1.测试数字光发端机的平均光功率 2.测试数字光发端机的消光比 3.比较驱动电流的不同对平均光功率和消光比的影响 五、实验步骤 Ａ、1550nm数字光发端机平均光功率及消光比测试 1.伪随机码的产生：伪随机码由CPLD下载模块产生，请参看系统简介中的CPLD下载模块。将PCM编译码模块的4.096MH Z时钟信号输出端T661与CPLD下载模块的NRZ信号产生电路的信号输入端T983连接，NRZ信号输出端T980将产生4M速率24－1位的伪随机信号，用示波器观测此信号。将此信号与1550nm光发模块输入端T151连接，作为信号源接入1550nm光发端机。 2.用FC-FC光纤跳线将光发端机的输出端1550T与光功率计连接，形成平均光功率测试系统，调整光功率计，使适合测1550nm信号。 3.用K60、K90和K15接通PCM编译码模块、CPLD模块和光发模块的电源。 4.用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的平均光功率。 5.测消光比用数字信号源模块输出的NRZ码作为信号源。用K60接通电源，用用示波器从T504观测此信号，将K511接1、2或2、3可观测到速率的变化，将此信号接到T151，作为伪随机信号接入光发端机。 6.用数字信号源模块的K501、K502、K503将数字信号拨为全“1”，测得此时光功率为P1，将数字信号拨为全“0”，测得此时光功率为P0。 7.将P1，P0代入公式2-1式即得1550nm数字光纤传输系统消光比。 Ｂ、1310nm数字发端机平均光功率及消光比测试 8.信号源仍用4M速率24－1位的伪随机信号，与1310nm光发模块输入端T101连接。 9.用FC-FC光纤跳线将1310nm光发模块输出端1310T与光功率计连接，形成平均光功率测试系统，调整光功率计，使适合测1310nm信号。 10.将BM1拨至数字，BM2拨至1310nm。 11.接通PCM编译码模块、CPLD模块和1310nm光发模块(用K10)的电源。 12.用万用表在T103和T104监控R110（阻值为1Ω）两端电压，调节电位器W101，使半导体激光器驱动电流为额定值25mA。 13.用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的平均光功率。 14.测消光比用数字信号源模块输出的NRZ码作为信号源，请参看系统简介中的数字信号源模块部分。用示波器从T504观测此信号，连接T504与T101，将数字信号拨为全“1”，测得此时光功率为P1，将数字信号拨为全“0”，测得此时光功率为P0。
光纤通信Zemax、optisystem实验 程佑梁 实验一 Zemax仿真设计 实验目的 1．熟悉Zemax实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光学系统。 2．利用Zeamx的优化功能设计光学系统并使其系统的各项性能参数达到最优. 实验原理 启用Zemax，如何键入wavelength，lens data，产生ray fan，OPD，spot diagrams，定义thickness solve以及variables,执行简单光学设计最佳化,即分为以下两个部分。 1、lens data editor 首先叫出ZEMAX的lens data editor(LDE），什么是LDE呢?它是你要的工作场所，譬如你决定要用何种镜片，几个镜片,镜片的radius,thickness,大小，位置……等。 然后选取你要的光,在主选单system下，圈出wavelengths，依喜好键入你要的波长，同时可选用不同的波长等。现在在第一列键入0.486，以microns为单位，此为氢原子的F-line光谱。在第二、三列键入0。587及0.656，然后在primary wavelength上点在0。486的位置，primary wavelength主要是用来计算光学系统在近轴光学近似（paraxial optics,即first—order optics)下的几个主要参数，如focal length，magnification,pupil sizes等。 再来我们要决定透镜的孔径有多大。既然指定要F/4的透镜,所谓的F/＃是什么呢？F/＃就是光由无限远入射所形成的effective focal length F跟paraxial entrance pupil的直径的比值.所以现在我们需要的aperture就是100/4=25(mm）。于是从system menu上选general data，在aper value上键入25，而aperture type被default为Entrance Pupil diameter。也就是说，entrance pupil的大小就是aperture的大小. 回到LDE，可以看到3个不同的surface，依序为OBJ,STO及IMA。OBJ就是发光物，即光源，STO即aperture stop的意思，STO不一定就是光照过来所遇到的第一个透镜，你在设计一组光学系统时，STO可选在任一透镜上，通常第一面镜就是STO，若不是如此，则可在STO这一栏上按鼠标,可前后加入你要的镜片，于是STO 就不是落在第一个透镜上了。而IMA就是imagine plane,即成像平面。回到我们的singlet，我们需要4个面（surface），于是在STO栏上，选取insert cifter,就在STO后面再插入一个镜片，编号为2,通常OBJ 为0，STO为1，而IMA为3。 再来如何输入镜片的材质为BK7。在STO列中的glass栏上,直接打上BK7即可。又孔径的大小为25mm，
OptiSystem实验 一、OptiSystem简介 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS 和MANS都适用。OptiSystem有一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，并具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进展扩展，从而成为一系列广泛使用的工具。全面的图形用户界面提供光子器件设计、器件模型和演示。丰富的有源和无源器件库，包括实际的、波长相关的参数。参数扫描和优化允许用户研究特定的器件技术参数对系统性能的影响。OptiSystem满足了急速开展的光子市场对于一个强有力而易于使用的光系统设计工具的需求，深受系统设计者、光通信工程师、研究人员的青睐。 OptiSystem软件允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析，从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它可广泛应用以下场合： 1．物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计； 2．CATV或者TDM⁄WDM网络设计； 3．SONET⁄SDH的环形设计； 4．传输装置、信道、放大器和接收器的设计； 5．色散图设计； 6．不同承受模式下误码率〔BER〕和系统代价〔Penalty〕的评估； 7．放大系统的BER和连接预算计算。 实验1OptiSystem快速入门：以"激光外调制〞为例
一、实验目的 1、掌握软件的简单操作 2、了解软件的元件库 3、掌握建立新的project〔新的工作界面〕 4、掌握搭建系统：将元件从元件库中拖入project、连线、搭建系统 5、掌握设置参数 6、掌握软件的运行、观察结果、导出数据 二、实验过程 1.建立一个新文件。〔File>New〕 2.将光学器件从数据库里拖入主窗口进展布局. 3.光标移至有锁链图标出现时，进展连线。〔如图1所示〕 4．设置连续波激光器参数。 〔1〕点击frequency>mode, 出现下拉菜单，选中script。 〔2〕在value中输入数据并作评估。 〔3〕点击单位，选择"THZ〞，点击OK 回主窗口。〔如图2所示〕 图1 图2 5．设置频谱分析仪属性 选中图表点击右键〔如图3〕，选中"ponent properties〞，出现频谱分析仪的属性框〔图4〕。保存设置点击OK返回主窗口。 图3 图4
光纤通信大作业 1.选择一个你认为合适的方案 供选方案：NRZ、RZ调制格式，直接调制或者外调制，APD管或者PIN管，low pass rectangular filter或者low pass gauss filter。请选择你认为实际中可实现的通信性能最好的一组方案。并给出相应的理由。 答：选择NRZ调制格式，直接调制，APD管，low pass gauss filter。选择这个方案的理由是：为了使得整个系统得到最好的信噪比，并且保证系统误码率在可接受的范围内。具体理由分析如下： 选择NRZ调制格式，因为经NRZ调制的光信号具有紧凑的频谱特性，调制和调解结构简单，在10G和一部分40G系统中得到广泛应用，一直被作为中短距离光纤通信系统中的主要调制格式，通过色散管理和终端可调色散补偿技术，NRZ调制格式在终端传输距离普通光纤获得良好的光传输性能。 选择直接调制，因为直接强度调制是用信号直接调制激光器的驱动电流，使其输出功率随信号变化.这种方式设备相对简单，研究较早，现已成熟并商品化.外调制则常用于要求较高的通信系统。 选择APD管，因为由书上的P264页的图8.3可知，PIN管接收灵敏度适用于低数据速率光纤通信，当系统通信数据速率为10G时，PIN灵敏度管不适于应用，我们优选ADP管。 选择low pass gauss filter（低通高斯响应滤波器），因为low pass rectangular filter（低通矩形响应滤波器）是理想的低通滤波器的模型，在幅频特性曲线上呈现矩形。在现实中，如此理想的特性是无法实现的，所有的设计只不过是力图逼近矩形滤波器的特性而已。而low pass gauss filter（低通高斯响应滤波器）采用时域法测量有效带宽，具有直观、简便的优点，而采用时域法能够显著缩短有效带宽测量时间。 实验过程： 本次实验中，由NRZ调制格式、直接调制、APD管和low pass gauss filter构成的光纤通信系统。 1）.根据实验要求，连接实验电路。同时为了实时地观察系统的运行状态，必须在系统外围增加监测及显示装置，将系统运行结果显示出来，便于观察和分析。因此，在系统中加入了Eye Diagram Analyzer、BER Analyzer、Optical Time Domain Visualizer、Optical Power Meter、Optical Spectrum Analyzer、Oscilloscope Visualizer。通过这些监测及显示器件，可以较为直观地观察到入纤光功率、调制前后的光信号频谱与时域波形、解调后的信号波形、信号眼图及误码率等系统的运行状态和运行结果。整个光纤通信系统的架构如下图示：
实验二数字光纤通信系统信号眼图测试 一．实验目的 1.了解眼图产生的基础，根据眼图测量数字通信系统性能的原理； 2.学习通过数字示波器调试、观测眼图; 3.掌握判别眼图质量的指标; 4.熟练使用数字示波器和误码仪。 二．实验原理 眼图是估计数字传输系统性能的一种十分有效的实验方法。这种方法已广泛应用于数字通信系统，在光纤数字通信中也是评价系统性能的重要实验方法。眼图是在时域进行的用示波器显示二进制数字信号波形的失真效应的测量方法。图2.1是测量眼图的装置图。由AV5233C误码仪产生一定长度的伪随机二进制数据流（AMI码、HDB3码、RZ码、NRZ码）调制单模光产生相应的伪随机数据光脉冲并通过光纤活动连接器注入单模光纤，经过光纤传输后，再与光接收机相接。光接收机将从光纤传输的光脉冲变为电脉冲，并输入到AV4451（500MHz）示波器，示波器显示的扫描图形与人眼相似，因此称为眼图。 用眼图法测量系统时应有多种字型，可以采用各比特位上0和1出现的概率相等的随机数字信号进行测试。AV5233C误码仪用来产生伪随机数字序列信号。在这里“伪随机”的意义是伪随机码型发生器产生N比特长度的随机二进制数字信号是数字序列在N 比特后发生重复，并不是测试时间内整个数字序列都是随机的，因此称为“伪随机”。伪随机序列如果由2比特位组成，则共有四种组合，3比特数字信号有8种组合，N比特数字信号有2N个组合。伪随机数字信号的长度为2N-1，这种选择可保证字型不与数据率相关。例如N可取7、10、15、23、31等。如果只考虑3比特非归零码，应有如图2.2所示的8种组合。将这8种组合同时叠加，就可形成如图2.3所示的眼图。 图2.1 眼图测量装置
实验四光纤通信系统仿真实验 【实验目的】 1. 掌握光纤通信系统的组成及各部分功能。 2.熟悉Optisystem实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统。 3. 利用Optisystem的仿真光纤通信系统，并进行分析。 【实验仪器】 Optisystem软件计算机 【实验内容】 选择NRZ调制格式，直接调制，APD管，low pass gauss filter设计一光纤通信系统，并进行眼图、误码率、时域信号分析。 【实验原理】 OptiSystem给用户最重要的功能便是对光通讯系统的模拟，仿真和优化。它把各种分立的有源、无源的元器件有机的组合起来，组成了不同类型、不同用途的光纤通讯系统与网络。 对一个光纤通信系统的基本要求是： （1）传输距离 （2）要求的传输带宽及码率 （3）系统的保真性（误码率BER、信噪比及失真等） （4）可靠性和经济性 用户可以使用OptiSystem方便的设计光通讯系统的各种方案和模型。以解决实际应用中的各种具体问题。 1.根据实验要求，连接实验电路。同时为了实时地观察系统的运行状态，必须在系统外围增加监测及显示装置，将系统运行结果显示出来，便于观察和分析。因此，在系统中加入了Eye Diagram Analyzer、BER Analyzer、Optical Time Domain Visualizer、Optical Power Meter、Optical Spectrum Analyzer、Oscilloscope Visualizer。通过这些监测及显示器件，可以较为直观地观察到入纤光功率、调制前后的光信号频谱与时域波形、解调后的信号波形、信号眼图及误码率等系统的运行状态和运行结果。整个光纤通信系统的架构如下图示：
实验六 数字基带信号的眼图实验 一、实验目的 1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理,掌握基带升余弦滚降系统的实现方法； 2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响,并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下,不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度； 3、熟悉MATLAB 语言编程. 二、实验原理和电路说明 1、基带传输特性 基带系统的分析模型如图3-1所示,要获得良好的基带传输系统,就应该 图3-1 基带系统的分析模型 抑制码间干扰.设输入的基带信号为()n s n a t nT δ-∑,s T 为基带信号的码元周期,则经过基 带传输系统后的输出码元为 ()n s n a h t nT -∑.其中 1()()2j t h t H e d ωωωπ +∞ -∞ = ⎰ 3-1 理论上要达到无码间干扰,依照奈奎斯特第一准则,基带传输系统在时域应满足： 10()0,s k h kT k =⎧=⎨ ⎩ ， 为其他整数 3-2 频域应满足： ()0,s s T T H πωωω⎧≤⎪=⎨ ⎪⎩ ，其他 3-3
图3-2 理想基带传输特性 此时频带利用率为2/Baud Hz ,这是在抽样值无失真条件下,所能达到的最高频率利用率. 由于理想的低通滤波器不容易实现,而且时域波形的拖尾衰减太慢,因此在得不到严格 定时时,码间干扰就可能较大.在一般情况下,只要满足： 222(),s i s s s s i H H H H T T T T T πππ π ωωωωω⎛⎫⎛⎫⎛⎫ +=-+++=≤ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ ∑ 3-4 基带信号就可实现无码间干扰传输.这种滤波器克服了拖尾太慢的问题. 从实际的滤波器的实现来考虑,采用具有升余弦频谱特性()H ω时是适宜的. (1)(1)1sin (),2(1)()1,0(1) 0,s s s s s s T T T T H T T ππαπαωωαπαωωπαω⎧⎡⎤-+--≤≤⎪⎢⎥ ⎣⎦⎪ ⎪-⎪ =≤≤⎨⎪ ⎪+>⎪ ⎪⎩ 3-5 这里α称为滚降系数,01α≤≤. 所对应的其冲激响应为： ()222sin cos()()14s s s s t T t T h t t t T T παππα= - 3-6 此时频带利用率降为2/(1)Baud/Hz α+,这同样是在抽样值无失真条件下,所能达到的最 高频率利用率.换言之,若输入码元速率' 1/s s R T >,则该基带传输系统输出码元会产生码间
前言 光纤实验系统组成介绍 RZ8645型光纤实验系统是为了配合《光纤通信系统》的理论教学而设计的实 验系统。它一方面结合了当今光纤通信原理课程的教学与改革， 另一方面结合了当今 光纤通信发展方向和工程实际应用状况。 这套系统采用功能模块化设计，各模块对外 开放。除了配合完成理论教学外，还可以训练增强学生的实际应用能力， 完成模块的 二次开发。RZ8645型光纤实验系统框图如图 1所示： 图1 : RZ8645系统框图 一、结构简介 本实验系统可分为电端机模块、光通信模块、管理控制模块、电源供给模块等四大 功能模块，每个功能模块又是由许多子模块组成： （一）电端机模块 1. 电话用户接口模块 本模块分为用户 A , B 两个模块，位于实验系统左侧部分，分别注明为 ：A 和B, 系统程序设置两路电话的默认电话号码为 48.49。此模块为电话输入、输出接口，由 电话专用接口芯片 PBL38710实现。它包含向用户话机恒流馈电、向被叫用户话机馈 送铃流、用户 摘机后自行截除铃流， 摘挂机的检测及音频或脉冲信号的识别， 用户线 是否有话机的识别，语音信号的 2/4线混合转换，外接振铃继电器驱动输出等功能。 其各项性能指标符合邮电部制定的有关标准。 电话用户接口模块测试点说明： 1VT:电话A 路二四线变换后的模拟输出。 数据发送单元 数字信号发生器 发送端数 LD 光端机 线路编码器 据测试区 工作波长1550nm 数据复接 电话用户B PCM 编译码 数据接收单元 时钟提取、再生 线 路译码器 数据解复接 接收端数 据测试区 LD 激光/探测器 工 作波长1310 nm 网络接口 USB 接口 中央处理器 功能扩展口 模拟信号源 电 源 模 块
毕业设计(论文) 光纤通信系统的仿真分析 电子科技大学中山学院教务处制发
光纤通信系统的仿真分析 摘要 光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。 光纤通信系统的计算机仿真，是对此类系统进行规划设计、可行性论证以及研制新型系统的重要手段，可用于对已设计的光纤传输系统在硬件实现之前进行性能评估和可行性论证，可节约大量时间和经费; 同时在分析中可随时改动参数值，便于理论研究。 本文对光纤通信系统的仿真进行了深入的探讨，首先介绍了光纤通信系统的特点及构成，接着对光纤通信系统仿真软件Optisystem的简单介绍并对传输速率为10Gb/s的光纤通信系统进行仿真设计和分析，详细介绍了仿真的流程和分析后的结果并作出总结。 关键词：光纤通信系统；Optisystem；仿真
Simulation Analysis of Optical Fiber Communication System Abstract Optical fiber communication system u sed optical wave as carrier，and very fine optical fiber made of high purity glass as transmission medium. It can transmit information through photoelectric conversion. Optical fiber communication systems computer simulation is of such systems planning and design，feasibility study and development of new types of systems important means can be used to have been designed optical transmission systems in hardware prior to the performance evaluation and feasibility study，Can save a lot of time and funding，while in the analysis parameters can be changed at any time，for theoretical research. The paper discusses in depth the simulation of optical fiber communication system，firstly the characteristics and structure of Optical fiber communication system was introduced, then the simulation software (Optisystem) was simply presented, and an optical fiber communication system with transfer rate of 10 Gb/s was simulated and designed, the process and result of simulation was detailed and the summary was made. Keywords: Optical fiber communication system; Optisystem; simulation