ZY1804I光纤通信原理实验系统简介
本实验系统是为配合《光纤通信》课程的理论教学，结合目前光纤通信工程技术最新进展，为了提高大专院校学生实际操作和动手能力而研制开发的。
一、产品的系统特点
光纤I型实验系统注重产品的系统和功能组成，产品的设计着重体现系统性、先进性、实用性，并根据市场及客户实际需求，充分考虑工艺外观结构、产品的功能和性价比。整个系统分中央控制器、备用环和光传输三大部分，各自独立又相互关联，所有模块在单独进行实验同时又可系统集联，实验灵活丰富，可设计、可比较、可操作、可观测性强。整个系统采用2.048M传输速率，既有利于实验观测，又可以模拟实际光纤传输时的各种性能。实验紧密结合光通信新技术的发展趋势，将波分复用、光时分复用和SDH传输网等新技术都通过实验演示出来，简单易懂。采用大规模的现场可编程门阵列器件，使得产品的开放性、可升级性强。同时为了实现自愈环（即备用环）功能以及使学生有更大的开发和操作空间，特意制作了二次开发板，并预留大量的I/O扩展口，可在开发板上独立完成二次开发设计。所有实验大多采用开关控制，减小了实验操作时的繁琐性。
该实验系统融合了当今的光纤通信技术发展的一些新技术和新器件，并将其融入到光纤通信原理课程当中，同时与通信原理和程控交换课程的部分原理结合，其主要有以下特点：
1、实验箱采用“整板+核心板”设计，特殊光器件玻璃罩保护，元器件贴片化，模块元件布局完全对称。所有的测试钩和连接孔均有标识，深蓝色的电路板，白色丝印使得整个电路板层次性强、美观、大方。
2、实验箱和光纤通信原理教材紧密结合，实验项目和顺序与教材保持完全同步。通过八个方面全面实验来了解光纤通信的全过程，八个方面分别是：光纤和光缆；通信用光器件（有源器件和无源器件）；光端机(光发、光收端机)；数字光纤通信系统；模拟光纤通信系统；光纤通信新技术；光纤通信测量技术；光纤通信网络。
3、系统采用整板上分模块的设计方式，除了核心板——中央控制器外，还配置了光发端机、光收端机、模拟信号源、数字信号源、数字终端、电话模块、串口通信模块等。各种系统组建灵活，可根据不同的实验搭建成模拟、数字、计算机、图像、语音、混合光纤传输系统及多台实验箱多部电话组网通信等不同的实验系统。
4、电路实现上采用大规模FPGA，使得产品的开放性和可升级的空间加大。专门设计制作了可供学生进行二次开发实验的二次开发板，并预留了大量的I/O口，可以方便的使学校在原有硬件电路的基础上开发新的实验内容。
5、同一实验箱中具备通用的三个低损耗光纤通信端口（850nm、1310nm、1550nm）；光发送机和光收端机分模块设计，使得学生可以更加直观地了解激光器的调制和解调，即电-光，光-电的转换原理过程；光发送和光接收分别采用分立元件（1310nm）和集成电路（1550nm）来实现，且电路参数可调，可通过特定的测试点来观测光发送和光接收本质原理的实现过程。
6、光发送时加入自动光功率控制电路，使得激光器的输出更加稳定，同时有利于对自动功率控制原理的理解；光接收时在已有前置放大和主放大的基础上，加入了信号的判决和再生，可以通过判决前后眼图的形状的不同深入的理解信号在光纤传输中的衰减特性和光接收的原理。
7、5B6B、5B1P、5B1C、CMI、HDB3编译码和扰码解扰码等光纤线路码型的加入，及其各自传输时的不同特性，使得学生可以进一步了解线路码型在光传输过程中的作用；无光
告警、寿命检测电路的加入，有利于对光传输进行监测；2M速率信号光纤传输时的不中断法误码监测、误码指示及误码率、误码扩散系数的测量，使得学生更加深一步的了解光纤传输的特性。
8、各种光无源器件的使用方法及其特性的测试，使得教学和实际紧密地结合在了一起；波分复用+时分复用技术、电话热线呼叫时交换技术的使用，使得四台实验箱组网完成八部电话的全双工通信成为可能，从而完全模拟实际的电话通信系统；如果在光发和光收之间加入裸光纤，则可以实现四台实验设备几十公里长距离间的传输，语音、图像、计算机数据信号的单光纤传输，使得实验更加完整地体现了光纤发展新技术的要求。
9、本实验系统基于SDH设计，参照SDH和E1信号的帧结构制定了适合教学使用的2M 伪SDH帧结构，帧结构已申请发明专利，此知识产权为我司独有。实验箱采用2.048M传输速率，时分复用数据和复用方式灵活，使得实验箱的传送方式更加多样，在通过对比的基础上更加深入地了解复用的原理；伪SDH帧结构通信时的通道可自动选择，更加生动、直观的体现了SDH同步传输体制的结构和复用原理；时分解复用时采用终端显示，可直观地通过对比的方式检验复用解复用过程的正确性。
10、本系统可以实现多台实验箱间的环网通信，完成数字、语音等信号的多点之间的传输。其中电话语音信号采用1号信令进行控制，与实际设备完全一致。本实验系统可采用双纤通信模式，分为主环和备用环两部分，当主环工作不正常时，整个业务切换到备用环上，当主环恢复工作后，业务又切换回主环，实现通道自愈环保护功能。
11、整个实验系统大多采用开关控制，尽量少的使用连线，模块功能清晰，系统结构紧凑，操作方便，并且在设计时加入了大量的保护电路，安全性强。
二、主机箱及系统模块简介
它包含了光纤通信系统设备中的各个主要组成部分，具体由以下十四个模块组成。其印刷电路板布局图如图0-2所示，每个模块均留出了关键的测试孔和测试钩，利于客户连线做系统实验以及测试用。
光纤通信原理众友ZY1804I
串口通信PCM编译码模拟信号源数字信号源数字终端
中央控制器
模拟信号源
串口通信
电话接口电话接口PCM编译码1550nm光发送1310nm光发送
1550nm光接收
电话A模拟信号源850nm光发送1310nm光接收
850nm光接收
电话B模拟信号源HDB3编码
HDB3解码
图0-2 ZY1804I 型光纤通信原理实验系统布局图
1、电源模块：提供实验箱各模块电源。
2、串口通信模块：主要用来实现实验箱与计算机之间的数据通信。
3、PCM 编译码模块：实现PCM 编译码的功能。
4、电话模拟信号源模块：实现电话之间的各种信号音功能。
5、模拟信号源模块：用于产生系统实验所需的模拟正弦波、三角波信号。
6、数字信号源模块：产生系统实验所需的数字信号及24位伪随机码，速率为64KB/s ，其中各种数字信号和伪随机码的制可以通过拨码开关来控制。
7、数字终端模块：实现终端数字信号值的显示和读出，数据的值通过二极管发光来显示。 8、HDB3编译码模块：实现光纤线路接口码型HDB3的编码与译码。
9、中央控制器：对接收到的数据进行处理，实现组网通信及数字信号网传输，帧同步码的产生，M 序列伪随机信号的产生，不同速率的信号的复用和解复用，多种码型的编译码。
10、备用环（二次开发板模块）：主环工作不正常时，所有业务切换到备用环上，实现通信的持续连接；同时预留了大量的I/O 扩展口，可独立完成二次开发设计。
11、1310nm 光发送模块：实现模拟信号、数字信号在1310nm 光发送机中的光传输及自动光功率控制功能（采用电路来实现）。
12、1550nm 光发送模块：实现模拟信号、数字信号在1550nm 光发送机中的光传输及自动光功率控制功能（采用专用芯片来实现）。
13、1310nm 光接收模块：实现1310nm 光纤传输信号的接收，实现接收信号光电转换，滤波及放大，将其恢复为标准的电脉冲数据信号
14、1550nm 光接收模块：实现1550nm 光纤传输信号的接收，实现接收信号光电转换，滤波及放大，将其恢复为标准的电脉冲数据信号
客户可以通过上述十四个模块以及相应的配件，灵活组成各种不同光纤通信系统，如：850nm 波长光纤通信系统、1310nm 波长光纤通信系统、1550nm 波长光纤通信系统；同时也可以组成单模光纤通信系统、多模光纤通信系统；模拟光纤通信系统、数字光纤通信系统；
时分复用传输系统和波分复用传输系统等光纤通信工程中常用的绝大多数光纤通信系统。
实验系统基本组成方框图如图0-3所示：
图0-3 光纤传输实验系统方框图
实验系统主要由光发模块、光收模块、光无源器件和辅助通信模块等组成。光发端机完成将电信号直接调制至光载波上去，采用强度调制（IM）；光接收机完成光信号的解调，采用直接检测（DD），属于非相干解调。光载波由半导体光源产生，由半导体光检测器将光信号转换成电信号从而达到传输信号的目的。
光纤实验箱使用注意事项
光学器件属于昂贵易损器件，所以在实验操作过程中应加倍小心，防止光学器件的损坏，为了保证实验顺利地进行，请注意以下事项：
1、请仔细阅读实验指导书操作步骤后开机实验，实验各测试点、跳线及开关说明请参考附录III，正确连接导线，以免造成光学器件和芯片的损坏。
2、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管脚部分。
3、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。
4、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向老师报告。
5、实验时不可将光纤输出端对准自己或别人的眼睛，以免损伤眼睛。
6、实验箱使用完毕后，请把电流调节，幅度调节的开关逆时针旋到最小，请立即将防尘帽盖住光纤输入、输出端口，用光纤端面防尘盖盖住光纤跳线端面，防止灰尘进入光纤端面而影响光信号的传输。
7、若不小心把光纤输出端的接口弄脏，需用酒精棉球进行清洗。
8、光纤跳线接头应妥善保管，防止磕碰，使用后及时戴上防尘帽。
9、不要用力拉扯光纤，光纤弯曲半径一般不小于30mm，否则可能导致光纤折断。
10、进行光纤传输实验时，半导体激光器驱动电流不要超过40mA，发光二极管驱动电流不要超过60 mA。
11、不要用手触摸激光器和探测器的焊点，以免烧坏激光器与探测器。
12、本箱使用的地点应有相应防尘措施，若条件允许则应配套防尘服、防尘鞋等，避免由于灰尘进入实验箱而造成的测量误差和光器件的损坏。
实验一多模光纤损耗测试实验
一、实验目的
1、了解光纤损耗的定义
2、学会用插入法测量多模光纤的损耗
二、实验内容
1、测量多模光纤的衰减
2、测量多模光纤的损耗
三、实验仪器
1、ZY1804I型光纤通信原理实验系统1台
2、850nm光发端机1个
3、FC接口光功率计1台
4、万用表1台
5、ST-FC多模光跳线1根
6、FC-FC多模光跳线1根
7、扰模器1台
8、小可变衰减器（或3km光纤）1个
9、连接导线20根
四、实验原理
1、损耗机理
在光纤的传输特性中，衰减是多模光纤和单模光纤共有的最重要的指标之一。它表明了光纤对光能的传输损耗，对光纤通信系统的中继距离有着决定性的影响。损耗的降低依赖于工艺的提高和对石英材料的研究。
本实验研究无源器件多模光纤的损耗。
对于光纤来说，产生损耗的原因较复杂，光能在光纤中传输时，除了由于吸收、散射而使光能损失外，由于成缆敷设造成的光纤微弯和宏弯曲，光纤的耦合和接续，都会使光能产生附加的损失。归纳起来，产生衰减的原因大致可以分为三大类：吸收损耗，散射损耗，附加损耗，具体如下：
（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，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。
光纤中平均光功率沿长度减少的规律为：
)10/(10)0()(Z P Z P α-= （30-1）
其中P(Z)和P(0)分别为轴向距离Z 处和Z ＝0处的光功率，α为光纤的衰减系数，定义为单位长度光纤引起的光功率衰减，单位是dB/km 。当Z=L 时，
()
()10log
(0)
L P Z P αλ=- dB/km （30-2） 这里()αλ表示在波长λ处的衰减系数。应用上式时，要特别注意两点： （1）假定光纤沿轴向是均匀的 ，即α与轴向位置无关。
（2）对多模光纤，必须达到平衡模分布。只有满足这样的条件，测得的衰减系数才能线性相加。
2、损耗测量
测量光纤损耗的方法很多，CCITT 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。
多模光纤损耗的测量，注入条件是头等重要的。多模光纤中可以传输成百上千个模，由于耦合条件的不同，各模携带的初始能量亦不同，传播过程中，由于模变换、模耦合和模衰减，各模携带的能量比例不断变化，只有经过很长的传输距离后，各模传输能量的比例才能固定下来。这时才达到了平衡模分布或稳态模分布。也就是说光纤输出端的近场分布和远场分布不再随长度而变化。随着光纤轴向均匀性的差异和光纤所处的状态不同，达到平衡模分布的长度也不一样，一般可从几百米到几千米不等。显然，测量剪断后2m 光纤的长度是远远达不到平衡模分布要求的。为了满足测量的要求，必须加速平衡模分布建立的过程，就是说，要人为地控制注入条件和注入技术，使1～2m 长光纤输出端的场分布接近平衡模分布。注入技术采取的措施包括扰模器（scrambler ）、滤模器（mode filter ）和包层模剥除器（cladding stripper ）等。
在实验系统测试多模光纤损耗时，采用CCITT 推荐的以剪断法为测试方法，用小可变衰减器替代可调衰减的多模光纤，用柱状扰模器形成平衡模分布，测试实验框图如图30-1所示。
测试方法为首先用光纤跳线接850nm 光发端机，经过扰模器扰模后测试得到A 点处光功率P 0，取下光功率计，接上待测光纤（小可变衰减器模拟），再用光功率计测试得到B 点光功率P 1，代入公式30-2即得多模光纤的损耗。
五、实验步骤
1、用连接线连接中央控制器M 和T903 (13_DIN)。
2、将光终端模块的开关K902打拨到“数字”，BM901打拨到“850nm”。
3、安装好850nm 光发端机，用一根ST-FC 多模光跳线一端接入850nm 光发端机经扰模
P 0
图30-1 多模光纤损耗测试实验框图
器扰模后与光功率计相连。
4、打开交流电源。
5、用万用表测量T904和T905两端电压（红表笔插TV+，黑表笔插TV-）。慢慢调节电位器W901(数字驱动调节)，使驱动电流达到额定值，即使V=25mV。
6、读出此时光功率计的数值，此数据即为没有加入小可变衰减器前的输入功率P0。
7、从光功率计端取下光纤，接入小可变衰减器（或待测光纤），用FC-FC多模光纤跳线与光功率计连接。
8、用光功率计测量此时的光功率数值P1。
9、将所测得的数值P0、P1和代入式（30-2）计算所得的结果即为多模光纤的损耗。
10、实验完成后，关闭交流电源，拆除各个连线，将所有的开关拨向下。
六、实验结果
略
七、思考题
1、分析用剪断法测量光纤损耗中扰模器的作用，若不使用扰模器，则会对实验结果有何影响？
2、测量光纤损耗时，对光纤稍微用力拉紧，比较此时测得的光纤损耗的变化，并分析其原因。
3、查阅相关文献资料，比较插入法测试光纤损耗与剪断法测试光纤损耗的优缺点。
实验二 单模光纤弯曲损耗测试实验
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
1、测量单模光纤不同弯曲半径的损耗
三、实验仪器
1、ZY1804I 型光纤通信原理实验系统
1台 2、FC 接口光功率计 1台 3、万用表 1台 4、FC-FC 单模光跳线 1根 5、扰模器 1台 6、连接导线
20根
四、实验原理
在单模光纤中只传输LP 01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 。
扰模器
图31-1 单模光纤弯曲损耗测试实验框图
此处可不用扰模器，用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。
)lg(1021P P A (31-1）
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。
以下是两种绕模器的缠绕方法：
即先测量1550nm 光纤通信系统光纤跳线没有进行缠绕时输出光功率P 0，再测单模光纤跳线按照图31-2中两种方法进行缠绕时的光功率P 1和P 2，即可得到单模光纤传输1550nm 光波时的相对损耗值；同样，组成1310nm 光纤传输系统，重复上述操作即可得到单模光纤传输1310nm 光波时的相对损耗值。
实验测试框图如图31-1所示。
五、实验步骤
1、用连接线连接中央控制器M 和T901(15_DIN)。
2、旋开1550nm 光发端机保护帽，利用FC-FC 单模光跳线将其和光功率计连接起来。并将光功率计的波长设置为1550nm 。
3、打开交流电源。
4、读出此时光功率计的数值，此数据即为没有加入扰模器前的输入功率P1。
5、将光跳线和光功率计连接拆除，按照图31-2（a ）的方式将光跳线在扰模器进行缠绕后和光功率计相连，测量此时的光功率数值P2。
6、去除步骤5中的跳线缠绕方式，按31-2（b ）的方式重新将光跳线在扰模器进行缠绕后和光功率计相连，测量此时的光功率数值P2′。
(a)弯曲半径R 1缠绕方法 (b)弯曲半径R 2缠绕方法
图31-2 扰模器缠绕方法
注释：此结果因弯曲的圈数不同而异。
7、将所测得的数值P1、P2和P2′代入式（31-1）计算所得的结果即为单模光纤的弯曲损耗。
8、根据以上步骤和原理设计1310nm单模光纤损耗测试实验(注意1310nm光端机驱动电流调节为25mA，同时连接M和T903(13_DIN)。
9、实验完成后，关闭交流电源，拆除各个连线，将所有的开关拨向下，将实验箱还原。
六、实验结果
略
七、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？
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？
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？
实验三半导体激光器P-I特性测试实验
一、实验目的
1、学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理
2、了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系
3、掌握半导体激光器P（平均发送光功率）-I（注入电流）曲线的测试方法
二、实验内容
1、测量半导体激光器输出功率和注入电流，并画出P-I关系曲线
2、根据P－I特性曲线，找出半导体激光器阈值电流，计算半导体激光器斜率效率
三、实验仪器
1、ZY1804I型光纤通信原理实验系统1台
2、FC接口光功率计1台
3、FC-FC单模光跳线1根
4、万用表1台
5、连接导线20根
四、实验原理
光源是把电信号变成光信号的器件，在光纤通信中占有重要的地位。性能好、寿命长、使用方便的光源是保证光纤通信可靠工作的关键。
光纤通信对光源的基本要求有如下几个方面：首先，光源发光的峰值波长应在光纤的低损耗窗口之内，要求材料色散较小。其次，光源输出功率必须足够大，入纤功率一般应在10微瓦到数毫瓦之间。第三，光源应具有高度可靠性，工作寿命至少在10万小时以上才能满足光纤通信工程的需要。第四，光源的输出光谱不能太宽以利于传输高速脉冲。第五，光源应便于调制，调制速率应能适应系统的要求。第六，电—光转换效率不应太低，否则会导致器件严重发热和缩短寿命。第七，光源应该省电，光源的体积、重量不应太大。
作为光源，可以采用半导体激光二极管（LD，又称半导体激光器）、半导体发光二极管（LED）、固体激光器和气体激光器等。但是对于光纤通信工程来说，除了少数测试设备与工程仪表之外，几乎无例外地采用半导体激光器和半导体发光二极管。
本实验简要地介绍半导体激光器，若需详细了解发光原理，请参看各教材。
半导体激光二极管（LD）或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，是一种阈值器件。处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率（≥10mW）辐射，而且输出光发散角窄（垂直发散角为30～50°，水平发散角为0～30°），与单模光纤的耦合效率高（约30％～50％），辐射光谱线窄（Δλ＝0.1～1.0nm），适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号（>20GHz）直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。
半导体激光器的特性，主要包括阈值电流Ith、输出功率P0、微分转换效率η、峰值波长λp、光束发散角、脉冲响应时间t r、t f等。除上述特性参数之外，有时也把半导体激光器的工
作电压、工作温度等列入特性参数。
阈值电流是非常重要的特性参数。图8-1上A 段与B 段的交点表示开始发射激光，它对应的电流就是阈值电流Ith 。半导体激光器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，也即激活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。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith 。
P-I 特性是半导体激光器的最重要的特性。当注入电流增加时，输出光功率也随之增加，在达到Ith 之前半导体激光器输出荧光，到达Ith 之后输出激光，输出光子数的增量与注入电子数的增量之比见式8-1。
(
)()d P
I e P h v
e h v I
η???==?? （8-1） ΔP /ΔI 就是图8-1激射时的斜率，h 是普朗克常数（6.625*10-34 焦耳秒），v 为辐射跃迁
情况下，释放出的光子的频率。
图8-1 LD 半导体激光器P-I 曲线示意图
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Ith 尽可能小，Ith 对应P 值小，而且没有扭折点的半导体激光器。这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，消光比（测试方法见实验十二）大，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I 曲线的斜率适当。 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。
在实验中所用到半导体激光器输出波长为1310nm ，带尾纤及FC 型接口。其典型参数如下表8-1：
本实验所涉及的实验框图如图8-2，R973（1Ω）与激光器串联。
图8-2 激光器工作框图
电路中的驱动电流在数值上等于R973两端电压与电阻值之比。为了测试更加精确，实验中先用万用表测出R973的精确值(将BM901、BM902都拨到中档，用万用表的欧姆档测T904、T905之间的电阻)，计算得出半导体激光器的驱动电流，然后用光功率计测得一定驱动电流下半导体激光器发出激光的功率，从而完成P-I特性的测试。并可根据P-I特性得出半导体激光器的斜率效率。
五、实验步骤
1、用导线连接中央控制器M和T903(13_DIN)。
2、将开关BM901拨为1310nm，将开关K902拨为“数字”，将电位器W901逆时针旋转到最小。
3、旋开光发端机光纤输出端口防尘帽，用FC-FC光纤跳线将半导体激光器与光功率计输入端连接起来，并将光功率计测量波长调整到1310nm档。
4、用万用表测量T904（TV+）和T905(TV-)之间的电阻值（电阻焊接在PCB板的反面），找出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的关系（V＝IR973）。
注释：在回路中测R973的电阻值，不准确！所以在测之前要将回路断开。另外，考虑到万用表本身的精度问题，也可不测R973的电阻值，直接用1Ω来做实验。
5、将电位器W907（阈值电流调节）逆时针旋转到底。
注释：此时LD的直流偏置Ib的值为0。LD的驱动电流仅为调制电流Id。否则因自动光功率的作用，无法测量LD的P-I特性曲线
6、打开交流电源。
7、用万用表测量T904（TV+）和T905(TV-)两端电压（红表笔插T904，黑表笔插T905）。
8、慢慢调节电位器W901（数字驱动调节），使所测得的电压为下表中数值，依次测量对应的光功率值，并将测得的数据填入下表1-2，精确到0.1uW。
注释：1、实验中半导体激光器的驱动电流不可大于60mA，否则有烧毁激光器的危险。
2、实验时不能调节电位器W907，否则将影响实验的结果。
9、做完实验后先关闭交流电开关。
10、拆下光跳线及光功率计，用防尘帽盖住实验箱半导体激光器光纤输出端口，将实验箱还原。
六、实验结果
以上的数据仅供参考，LD的阈值电流Ith一般在3～10mA比较正常。由于激光器个体差异会使得输出功率有差异。
七、思考题
1、试说明半导体激光器发光工作原理。
2、环境温度的改变对半导体激光器P-I特性有何影响？
3、分析以半导体激光器为光源的光纤通信系统中，半导体激光器P-I特性对系统传输性能的影响。
实验四 发光二极管P-I 特性测试曲线
一、实验目的
1、学习发光二极管的发光原理
2、了解发光二极管平均输出光功率与注入电流的关系
3、掌握发光二极管P （平均发送光功率）-I （注入电流）曲线的测试
二、实验内容
1、测量发光二极管平均输出光功率和注入电流，并画出P-I 关系曲线
2、根据P －I 特性曲线，计算发光二极管斜率效率
三、实验仪器
1、ZY1804I 型光纤通信原理实验系统
1台 2、FC 接口光功率计 1台 3、850nm 光发端机（HFBR-1414T ） 1个 4、ST-FC 多模光跳线 1根 5、万用表 1台 6、连接导线
20根
四、实验原理
半导体光源主要有半导体发光二极管（LED ）和半导体激光器（LD ）两种。LD 已经在上一个实验介绍过，本实验主要是介绍LED 。
半导体发光二极管（LED ）是利用半导体P-N 结自发发射原理发光的器件的统称。商品发光二极管种类很多，电信仪表与家电产品的半导体指示灯也是半导体发光二极管。光纤通信专用半导体发光二极管的特点是高亮度、高响应速度，其制造工艺与价格与半导体指示灯有所不同。
发光二极管（LED ）结构简单，是一个正向偏置的PN 同质结，电子-空穴对在耗尽区辐射复合发光，称为电致发光。发光二极管（LED ）发射的不是激光，输出功率较小、具有较宽的谱宽（30～60nm ）、发射角较大（≈100°）、与光纤的耦合效率较低。其优点是：寿命很长，理论推算可达108至1010小时，其次是受温度影响较小，输出光功率与注入电流的线性关系较好，价格也比较便宜，驱动电路简单，不存在模式噪声等问题。半导体发光二极管（LED ）可以做为中短距离、中小容量的光纤通信系统的光源。
对于发光二极管（LED ）而言，自发辐射产生的功率是由正向偏置电压产生的注入电流提供的，当注入电流为I ，工作在稳态时，电子-空穴对通过辐射和非辐射复合，其复合率等于载流子注入率I/P ，其中发射电子的复合率决定于内量子效率ηint ，光子产生率为(I ηint /P)，因此LED 内产生的光功率为
I q P )/(int int ωη = （9-1）
式中，ω 为光量子能量。假定所有发射的光子能量近似相等，并设从LED 逸出的功率内部产生功率的份额为ext η，则LED 的发射功率为
I q P P ext ext e )/(int int ωηηη == （9-2）
图9-1 LED发光二极管P-I曲线示意图
ηext亦称为外量子效率。由9-2式可知，LED发射功率P和注入电流I近似成正比。这说明LED的P-I曲线线性度好，调制时动态范围大，信号失真小。
该实验测量其电光转换特性（P-I特性），工作电流不同的时候，输出功率也不同，基本上是成线性关系。
本实验选用的半导体发光二极管是安捷伦公司的HFBR0400系列的HFBR1414T。其型号所代表的意思如下：
其中心波长为820nm，接头为ST型。
实验中发光二极管电流的确定通过测量串联在电路中R973的电压值。电路中的驱动电流在数值上等于R973两端电压与电阻值之比。实验中先用万用表测出R973的精确值，计算得出发光二极管的驱动电流，然后用光功率计测得一定驱动电流下发出的光功率，从而完成P-I特性的测试。
五、实验步骤
1、用导线连接中央控制器M和T903(13_DIN)。
2、将开关BM901拨为850nm，将开关K902拨为“数字”，将电位器W901逆时针旋转到最小。
3、装好850nm光发射机（850nm T），用ST-FC光纤跳线将LED与光功率计输入端连接起来，并将光功率计测量波长调整到850nm档。
4、用万用表测量T904（TV+）和T905(TV-)之间的电阻值（电阻焊接在PCB板的反面），
找出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的关系（V＝IR973）。
注释：在回路中测R973的电阻值，不准确！所以在测之前要将回路断开。另外，考虑到万用表本身的精度问题，也可不测R973的电阻值，直接用1Ω来做实验。
5、将电位器W907（阈值电流调节）逆时针旋转到底。
注释：此时LD的直流偏置Ib的值为0。LD的驱动电流仅为调制电流Id。否则因自动光功率的作用，无法测量LD的P-I特性曲线
6、打开交流电源。
7、用万用表测量T904（TV+）和T905(TV-)两端电压（红表笔插T904，黑表笔插T905）。
8、慢慢调节电位器W901（数字驱动调节），使所测得的电压为下表中数值，依次测量对应的光功率值，并将测得的数据填入下表，精确到0.1uW。
注释：1、实验中半导体激光器的驱动电流不可大于60mA，否则有烧毁激光器的危险。
2、实验时不能调节电位器W907，否则将影响实验的结果。
9、做完实验后先关闭交流电开关。
10、拆下光跳线及光功率计，用防尘帽盖住实验箱半导体激光器光纤输出端口，将实验箱还原。
六、实验结果
见上表LED的P-I特性测试表，以上的数据仅供参考。由于激光器个体差异会使得输出功率有差异。
七、思考题
1、说明发光二极管工作原理，比较分析发光二极管与半导体激光器发光原理的区别。
2、环境温度的改变对发光二极管P-I特性曲线有何影响？
3、发光二极管P-I特性曲线是否严格线性？为什么？
1前言 本实验指导书为 《数字传输技术 （A）《光纤通信系统》 》 《光纤通信测量技术》 《光同步传输技术》课程的实验用书，其有关内容也可以配合《数字传输技术（A）《光纤通信系统》 》 《光纤通信测量技术》 《光同步传输技术》等课程教材使 用。 本实验指导书用于光纤数字传输系统性能测试和光纤传输网络的设备与网 络管理操作几方面的必做实验，主要是光纤数字线路系统传输性能测试、SDH 设备认识和 SDH 网络管理系统及操作。其中光纤数字线路系统传输性能测试是最基本的实验项目。 光纤数字线路系统包括光端机、光中继机和光纤线路等，其性能参数包括设 备和系统光接口参数和电接口传输性能，光接口参数主要是光设备光接口参数、光通道（光纤线路）传输特性，电接口传输性能主要包括误码性能、定时性能和可用性等，需要测试的项目较多，涉及多种测试仪表和测试方法。本指导书重点介绍光纤线路接续和接续损耗的监测、光纤衰减测试实验、光接口参数测试和光纤数字传输系统的传输性能测试实验。 选做实验的指导书另行编写。 目录 1实验一光纤接续和监测 2实验二光纤衰减测试 3实验三光接口参数测试 5实验四电接口传输性能测试 10实验五 SDH 设备认识 17实验六 SDH 网络管理系统及操作 19 3 实验一
光纤的接续和监测 一．试验目的 掌握光纤接续原理 掌握光纤接续损耗的测试原理 学习使用熔接机和了解光纤接续过程 二．试验原理 光纤接续的常用方法有热熔法和冷接法等，热熔法的主要步骤如下：连接光 纤端面的制备，端面的定位和对准，熔接。 光纤接续损耗 As 的定义为 As = ?10 lg 式中 pr pt （dB） pt 为发射光纤发出的光功率，W pr 为接收光纤接收的光功率，W 监测光纤接续损耗的方法有多种，如：光时域反射计(OTDR)监测和四功率法测 试等，目前都采用光时域反射计监测法，其测试系统原理土如图 1.1 所示。 OTDR 发射光纤 接收光纤 图 1.1 光纤接续损耗的监测 测试时 OTDR 发出测试光脉冲，并测得连接光纤的背向色散曲线如图 1.2 所示，根据所得曲线设置五个测试点（即采用五点法）即得到接续损耗值。 三．试验仪器和设备 A 1.TYPE35SE 光纤熔接机， 1 台 2.光时域反射计， 3.光纤， 四．测试步骤
实验一：抽样定理实验 一、实验目的 1、熟悉TKCS—AS型通信系统原理实验装置； 2、熟悉用示波器观察信号波形、测量频率与幅度； 3、验证抽样定理； 二、实验预习要求 1、复习《通信系统原理》中有关抽样定理的内容； 2、阅读本实验的内容，熟悉实验的步骤； 三、实验原理和电路说明 1、概述 在通信技术中为了获取最大的经济效益，就必须充分利用信道的传输能力，扩大通信容量。因此，采取多路化制式是极为重要的通信手段。最常用的多路复用体制是频分多路复用(FDM)通信系统和时分多路复用(TDM)通信系统。频分多路技术是利用不同频率的正弦载波对基带信号进行调制，把各路基带信号频谱搬移到不同的频段上，在同一信道上传输。而时分多路系统中则是利用不同时序的脉冲对基带信号进行抽样，把抽样后的脉冲信号按时序排列起来，在同一信道中传输。 利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为“抽样”，抽样后的信号称为脉冲调幅(PAM)信号。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息。并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原信号。 抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。数字通信系统是以此定理作为理论基础的。在工作设备中，抽样过程是模拟信号数字化的第一步。抽样性能的优劣关系到整个系统的性能指标。 作为例子，图1-1示意地画出了传输一路语音信号的PCM系统。从图中可以看出要实现对语音的PCM编码，首先就要对语音信号进行抽样，然后才能进行量化和编码。因此，抽样过程是语音信号数字化的重要环节，也是一切模拟信号数字化的重要环节。 图1-1 单路PCM系统示意图 为了让实验者形象地观察抽样过程，加深对抽样定理的理解，本实验提供了一种典型的抽样电路。除此，本实验还模拟了两路PAM通信系统，从而帮助实验者初步了解时分多路的通信方式。 2、抽样定理 抽样定理指出，一个频带受限信号m(t)如果它的最高频率为f H(即m(t)的频谱中没有f H以上的分量)，可以唯一地由频率等于或大于2f H的样值序列所决定。因此，对于一个最高频率为3400Hz的语音信号m(t)，可以用频率大于或等于6800Hz的样值序列来表示。抽样频率fs和语音信号m(t)的频谱如图1-2和图1-3所示。 由频谱可知，用截止频率为f H的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m(t)，这就说明了抽样定理的正确性。 实际上，考虑到低通滤波器特性不可能理想，对最高频率为3400Hz的语音信号，通常采用8KHz抽样频率，这样可以留出1200Hz的防卫带，见图1-4。如果fs<2f H，就会出现频谱混迭的现象，如图1-5所示。 在验证抽样定理的实验中，我们用单一频率f H的正弦波来代替实际的语音信号，采用标准抽样频率fs=8KHz，改变音频信号的频率f H，分别观察不同频率时，抽样序列和低通滤波器的输出信号，体会抽样定理的正确性。
计算机与信息技术学院实验报告 专业：通信工程 年级/班级：2009级 2011—2012学年第一学期 课程名称 光纤通信 指导教师 李新源 本组成员 学号姓名 XXXXXX 实验地点 计算机楼501 实验时间 2012年4月6 日 项目名称 自动光功率控制电路 实验类型 硬件实验 一、 实验目的 1.掌握自动功率控制电路的工作原理 二、实验内容： 1.学习自动功率控制电路的工作原理 2.测量相关特征测试点的参数 三、实验仪器： 1.示波器。 2.光纤通信实验系统。 3.光功率计。 4.万用表。 5.FC/PC 型光纤跳线2根。 四、实验原理： 激光器输出光功率与温度和老化效应密切相关。保持激光器输出光功率稳定，可以用光反馈来自动调整偏置电流，电路如下图所示： 1 A 3 A 2 A B I
首先，PIN管监测背向光功率，经检出的光电流由A1放大，送入比较器A3的反向输入端，输入的数字信号和直流参考信号经A2比较放大，接到的A3同相输入端。A3和VT3组成恒流源，给激光器加上偏置电流IB的大小，其中信号参考电压是防止控制电路在无输入信号或长连“0”时，使偏流自动上升。这种电路在10°C～50°C温度范围内功率不稳定度ΔP/P可小于5%。 五、实验步骤： 1.关闭系统电源。按以下方式用连信号连接导线连接： 数字信号模块（数字信号输出一）P300—P100 1310数字光发模块 （数字光发信号输 入） 2.用光纤跳线连接1310nm光发模块和光功率计。 3.将1310nm光发模块的J100，两位都调到ON状态。 4.将1310nm光发模块的J101设置为“数字”。 5.打开系统电源，将数字信源模块第一路的拨码开关U311全拨到OFF状态。这时输入到1310nm数字光发模块的信号始终为“1”。 6.用万用表测量R124两端的电压。测量方法：先将万用表打到20V直流电 压档。然后，将红表笔插入1310nm数字发光模块的台阶插座TP101黑表笔插入TP102。读出万用表的读数U1，代入公式I1= U1/ R124（R124=51Ω）可得此时 自动光功率控制所补偿的电流。观察此时光功率计的读数P1。然后，将1310nm 的拨码开关的右边一位拨到OFF状态，记下光功率计的读数P2。 7.调整手调电位器RP100改变光功率的大小，再重复实验步骤5，将测的实 验数据填入下表。 8.关闭系统电源，拆除实验导线。将各实验仪器摆放整齐。 六、实验结果和心得： 1 2 3 4 5 6 7 16.31dB 16.17dB 11.90dB 7.62dB 6.62dB 4.59dB 3.40dB 37.31dB 25.58dB 11.88dB 7.62dB 6.63dB 4.59dB 3.42dB 3.14mA 5.88mA 8.43mA 12.75mA 1 4.51mA 19.80mA 24.12mA
《光纤通信原理与技术》课程教学大纲 英文名称：Fiber Communication Principle and its Application 学时：51 学分：3 开课学期：第7学期 一、课程性质与任务 通过讲授光纤通信技术的基础知识，使学生了解掌握光纤通信的基本特点，学习光纤通信系统的三个重要组成部分：光源（光发射机）、光纤（光缆）和光检测器（光接收机）。通过本课程的学习，学生将掌握光纤通信的基本原理、光纤通信系统的组成和系统设计的基本方法，了解光纤通信的未来与发展，为今后的工程应用和研究生阶段的学习打下基础。 二、课程教学的基本要求 要求通过课堂认真听讲和实验课，以及课下自学，基本掌握光纤通信的基础理论知识和应用概况，熟悉光纤通信在电信、通信中的应用，为今后的工作打下坚实的理论基础。 三、课程内容 第一章光通信发展史及其优点（1学时） 第二章光纤的传输特性（2学时） 第三章影响光纤传输特性的一些物理因素（5学时） 第四章光纤通信系统和网络中的光无源器件（9学时） 第五章光纤通信技术中的光有源器件（3学时） 第六章光纤通信技术中使用的光放大器（4学时） 第七章光纤传输系统（4学时） 第八章光纤网络介绍（6学时） 第九章光纤通信原理与技术实验（17课时） 四、教学重点、难点 本课程的教学重点是光电信息技术物理基础、电光信息转换、光电信息转换，光电信息技术应用，光电新产品开发举例。本课程的教学难点是光电信息技术物理基础。
五、教学时数分配 教学时数51学时，其中理论讲授34学时，实践教学17学时。（教学时数具体见附表1和实践教学具体安排见附表2） 六、教学方式 理论授课以多媒体和模型教学为主，必要时开展演示性实验。 七、本课程与其它课程的关系 1.本课程必要的先修课程 《光学》、《电动力学》、《量子力学》等课程 2.本课程的后续课程 《激光技术》和《光纤通信原理实验》以及就业实习。 八、考核方式 考核方式：考查 具体有三种。根据大多数学生学习情况和学生兴趣而定其中一种。第一种是采用期末考试与平时成绩相结合的方式进行综合评定。对于理论和常识部分采用闭卷考试，期末考试成绩占总成绩的55％，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15％；第二种是采用课程设计（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程设计占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。第三种是采用课程论文（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程论文占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。 九、教材及教学参考书 1.主教材 《光纤通信原理与技术》，吴德明编著，科学出版社，第二版，2010年9月 2.参考书 （1）《光纤通信原理与仿真》，郭建强、高晓蓉、王泽勇编著，西南交通大学出版社，第一版，2013年5月 （2）《光通信原理与技术》，朱勇、王江平、卢麟，科学出版社，第二版，2011年8月
光纤通信技术实验 指导书
光纤通信实验指导书 编写人：王慧敏 审核人：朱东弼 延边大学工学院电子信息通信学科 目录
一、基础实验部分 实验一模拟信号光纤传输实验 (1) 实验二数字信号光纤传输实验 (3) 实验三电话光纤传输系统实验 (5) 实验四图像光纤传输系统实验 (7) 实验五数字光纤通信系统接口码型变换实验 (9) 二、选做实验部分 实验六数字光纤通信系统线路编译码实验 (11) 实验七计算机数据光纤传输系统实验 (14) 三、创新实验部分 实验八数字光纤通信系统综合实验 (16)
实验一模拟信号光纤传输实验 一、实验目的 1.了解模拟信号光纤系统的通信原理 2.了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构 二、实验仪器及材料 1.光纤通信原理实验箱一台 2. 示波器一台 三、预习要求 预习模拟光纤通信系统工作原理 四、实验内容 实验原理 根据系统传输信号不同，光纤通信系统可分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。由于发光二极管和半导体激光器的输出光功率（对激光器来说，是指阈值电流以上线性部分）基本上与注入电流成正比，而且电流的变化转换为光频调制也呈线性，因此能够直接调制对于半导体激光器和发光二极管来说具有简单、经济和容易实现等优点。进行发光二极管及半导体激光器调制时采用的就是直接调制。
从调制信号的形式来看，光调制可分为模拟信号调制和数字 信号调制。模拟信号调制直接用连续的模拟信号（如话音、模拟图像信号等）对光源进行调制。图1-1就是对发光二极管进行模拟调制的原理图。 连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，适当地选择直流偏置电流的大小，能够减小光信号的非线性失真。电路实现上，LED 的模拟信号调制较为简单，利用其P-I 的线性关系，能够直接利用电流放大电路进行调制，一般来说，半导体激光器很少用于模拟信号的直接调制，半导体激光器模拟调制要求光源线性度很高。而且要求提高光接收机的信噪比比较高。与发光二极管相比，半导体激光器的V-I 线性区较小，直接进行模拟调制难度加大。 本实验经过完成各种不同模拟信号的LED 光纤传输（如正弦波，三角波，外输入音乐信号），了解模拟信号的调制过程及调 I P 图1-1 发光二极管模拟调制原理图
通信实验指导书电气信息工程学院
目录 实验一AM调制与解调实验 (1) 实验二FM调制与解调实验 (5) 实验三ASK调制与解调实验 (8) 实验四FSK调制与解调实验 (11) 实验五时分复用数字基带传输 (14) 实验六光纤传输实验 (19) 实验七模拟锁相环与载波同步 (27) 实验八数字锁相环与位同步 (32)
实验一 AM调制与解调实验 一、实验目的 理解AM调制方法与解调方法。 二、实验原理 本实验中AM调制方法：原始调制信号为1.5V直流＋1KHZ正弦交流信号，载波为20KHZ正弦交流信号，两者通过相乘器实现调制过程。 本实验中AM解调方法：非相干解调（包络检波法）。 三、实验所需部件 调制板、解调板、示波器、计算机（数据采集设备）。 四、实验步骤 1.熟悉实验所需部件。 2.按下图接线。 3.用示波器（或计算机）分别测出上图所示的几个点的波形，并绘制于下面 各图中。 4.结合上述实验结果深入理解AM调制方法与解调方法。
实验一参考结果
实验二 FM调制与解调实验 一、实验目的 理解FM调制方法与解调方法。 二、实验原理 本实验中FM调制方法：原始调制信号为2KHZ正弦交流信号，让其通过V/F （电压/频率转换，即VCO压控振荡器）实现调制过程。 本实验中FM解调方法：鉴频法（电容鉴频＋包络检波＋低通滤波） 三、实验所需部件 调制板、解调板、示波器、计算机（数据采集设备）。 四、实验步骤 1.熟悉实验所需部件。 2.按下图接线。 3.用示波器（或计算机）分别测出上图所示的几个点的波形，并绘制于下面 各图中。 4.结合上述实验结果深入理解FM调制方法与解调方法。
武汉大学电工电子信息学院实验报告 电子信息学院通信工程专业2015年 9 月17日 实验名称光纤通信的光传输指导教师易本顺 姓名徐佑宇年级2012级学号2012301200003成绩 一、预习部分 1.实验目的 2.实验基本原理 3.主要仪器设备(含必要的元器件、工具) 一、实验目的 1、通过光传输系统课程设计使学生熟悉常见的几种传输网络的特点及应用场 合； 2、了解ZXMP S325的具体硬件结构，加深对于光传输的理解； 3、掌握 ZXMP S325 的组网过程以及网管工具的使用，培养学生在传输组网工 程方面的实际应用技能。 二、实验设备 1、SDH设备：ZXMP S325； 2、实验用维护终端 三、实验原理 SDH技术是目前通信网络的主流技术，它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务，能够满足带宽数据及图像视频等多业务的传输需求，自愈功能强。 1、光传输原理及优势 SDH 全称同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy）， SDH 规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型特性，提供了一个国际支持框架，在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。这种传输网易于扩展，适于新电信业务的开展，并且使不同厂家生产的设备互通成为可能，这正是网络建设者长期以来追求的目标。 其优势主要体现在以下几个方面： （1）接口方面 ·电接口：STM-1是SDH的第一个等级，又叫基本传输模块，比特率为155.520Mb/s，STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块，比特率是STM-1的N倍（N=4n=1,4,16...）·光接口：仅对电信号扰码，光口信号码型是加扰的NRZ码，采用世界统一的7级扰码。 （2）复用方式 低速SDH信号以字节间插方式复用进高速SDH帧结构中，位置均匀、有规律，是可预见的
光纤通信原理与技术实验指导书实验一模拟（音频）信号的调制、传输和解调 实验目的和要求 1、光纤端面的处理和夹持； 2、了解模拟信号的光纤调制方法； 3、学会已调信号的解调技术； 4、观看已调波和调制波的波形； 5、光纤折射率的时刻法求解。 实验装置和仪器： GX1000光纤实验仪；半导体激光器；激光功率计；光纤刀；光学实验导轨；光纤调整架；光纤；示波器；音频信号发生器（或收音机）。 实验原理： 激光器的输出特性（I—P）特性 激光器的光输出特性(P—J特性)是表示注入电流与激光器输出功率之间的关系曲线。如图1所示。当注入电流增加时．由于自发辐射量增加，输出功率也会增加，但增加得较慢。当光辐射量超过PN结中的吸取损耗，增益超过损耗时，激光器就开始振荡，因此光输出功率随注入电流的增加而急剧增加。 图1
光的调制 将调制信号加在激光器上，操纵激光器的电流，则激光器的输出功率随调制信号而改变。如图2所示。 光通信系统 图3是典型的光纤通信系统。电信号加在激光器的偏置电路上，操纵激光器的注如 电流，从而使激光器的输出光功率随外加信号变化，达到对输出光进行调制．经调制的光由光纤（光纤通信）或空间（空间光通信）传输到光电探测器，探测器将光信号转变为电信号，后续电路检波解调复原所加的电信号。 图2 图3 图4
实验内容及步骤： （一）光纤端面的处理 1、用光纤剥皮钳剥去光纤两端的涂覆层，长度约10mm。如图5 在5mm出用光纤刀刻划一下。用力不要太大，以不使光纤断裂为限。 在刻划处轻轻弯曲纤芯，使之断裂。处理过的光纤端面不应再被触摸，以免损坏和污染。 将光纤的一端小心放入光纤夹中，伸出长约10mm，用簧片压住，放入三维光纤架中，用锁紧螺钉锁住。 将光纤的另一端放入光纤座上的刻槽中，伸出约10mm ,用磁吸压住。 光纤的耦合 将实验仪置于直流挡。 调整激光的工作电流，使激光不太明亮，用一张白纸在激光器前后移动，确定激光焦点的位置。 通过移动三维光纤调整架和调整Z轴旋钮，使光纤端面尽量靠近焦点。 将激光器工作电流调到最大，通过认真调整三维光纤调整架上的X轴、Y轴、Z轴旋钮和激光器调整架上的水平、垂直旋钮，使激光照亮光纤端面并耦合进光纤。观测光纤输出光强的变化，反复调整各旋钮，直到光纤输出功率达最大为止。记下最大功率值Pf。测量5次，取平均值。
目录 系统简介 (2) 实验部分 实验一数字信源及其光纤传输实验 (5) 实验二 HDB3编译码及其光纤传输实验 (11) 实验三 CMI编译码及其光纤传输实验 (20) 实验四光发送模块实验 (28) 实验五光接收模块实验 (35) 实验六数字信号电—光、光—电转换传输实验 (39) 1）方波信号和NRZ码传输； 2）CMI码传输； 3）HDB3码传输； 实验七波分复用（WDM）光纤通信系统实验 (43) EL-GT-IV光纤通信教学实验系统简介 光纤通信教学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装置，在这套系统上除了完成理论验证实验外，还可实现各种开发性实验，并可配合CPLD进行各模块的二次性开发。此外本实验箱，可扩展实验模块，实现通信原理的实验。 一、结构简介 光纤通信教学实验系统结构框图如下: 1310光纤收发模块1550光纤收发模块
主要由以下功能模块组成： 1.数字信号源单元: 此单元产生码速率为170.5K的单极性不归零码（NRZ），数字信号帧长为24位，其中包括两路数字信息，每路8位，另外8位中的7位为集中插入帧同步码。通过拨码开关，可以很方便地改变要传送的码信息并由发光二极管显示出来。 2.AMI（HDB3）编译码单元: 此单元将数字信号源单元产生的NRZ码进行编码，通过专用芯片转换成HDB3码或AMI码通过切换开关切换，然后将编码后的信号又经过译码单元还原成NRZ码。 3.电话接口单元 此单元有两路独立的电话输入接口、输出接口，通过专用电话接口芯片实现语音的全双工通信。自带馈电电源。 4.PCM&CMI编译码单元； 此单元采用CPLD来实现PCM&CMI编译码电路，可同时完成两路信号的编译码工作。PCM模块可以实现传输两路语音信号，采用TP3057编译器。 5.可调信号源单元: 此单元包括两路频率800HZ—2KHZ可调的方波、正弦波、三角波。 6.串行RS232接口单元: 此单元配有RS232接口及信号端口TX和RX，可实现自发自收通信实验，两台计算机间的全双工光纤通信实验。 7.1310波长光发送单元: PHLC-1310nmFP同轴激光二极管。 8.1550波长光发送单元: PHLC-1310nmFP同轴激光二极管。 9.1310波长光接受单元: 10.1550波长光接受单元: 主要完成光电信号的转换，小信号的检测与信号的恢复放大等功能。它主要有光检测模块、滤波放大模块组成。光检测模块采用PHPC-IS01-PFC，是PHOTRON公司的高性能光检测器件，输出可从DC到1GHZ。 11.数字时分复用光纤传输实验
实验一用户电话接口实验 一、实验目的 1、掌握用户电话接口电路的主要功能 2、了解实现用户接口电路功能芯片Am79R70的主要性能和特点 二、实验内容 1、掌握用户线接口电路的主要功能 2、了解Am79R70的结构和工作原理 3、了解电话接续的原理及其各种语音控制信号的波形 三、实验仪器 1、ZY1804I型光纤通信原理实验系统 1台 2、20MHz 双踪数字示波器 1台 3、电话机 2部 4、连接导线 20根 四、实验原理 1、用户线接口电路功能及其作用 在现代通信设备与程控交换中，由于交换网络不能通过铃流、馈电等电流，因而将过去在公用设备（如绳路）实现的一些功能放到“用户电路”来实现。 在程控交换机中，用户电路也可称为用户线接口电路（Subscriber Line Interface Circuit—SLIC）。根据用户电话机的不同，用户接口电路可分为模拟用户电话接口电路和数字用户电话接口电路。模拟用户电话接口电路与模拟电话相连，数字用户电话接口电路和数字终端相连（如ISDN），而在此实验箱中采用模拟用户电话接口电路。 模拟用户线接口电路在实现时最大的压力应是能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器、继电器等分立元件构成，但随着微电子技术的发展，各种集成的SLIC相继出现，他们大都采用半导体工艺或是薄膜、厚膜会合工艺，性能稳定，价格低廉，已实现了通用化。 在程控交换机中模拟用户接口电路一般要具有B（馈电），R（振铃），S（监视），C（编译码），H（混合），
T（测试），O（过压保护）七项功能。具体含义是： 1、馈电（B-Battery feeding）：向用户话机馈送直流电流。通常要求馈电电压为-48V，环路电流不小于18mA。 2、过压保护（O-Overvoltage protection）：防止过压过流冲击损坏电路和设备。 3、振铃控制（R-Ringing Control）：向用户话机馈送铃流，通常为25Hz/75Vrms正弦波。 4、监视（S-Supervision）：监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲灯信号已送往控制网络和交换网络。 5、编解码与滤波（C-CODEC/Filter）：在数字交换中，它完成模拟话音与数字码间的转换。编译码通常采用PCM码的方式，其编码器（Coder）和译码器（Decoder）统称为CODEC。相应的防混叠与平滑低通滤波器的带宽范围为：300Hz~3400Hz，编码速率为64Kb/s。 6、混合（H-Hybird）：完成二线与四线的转换功能，即实现模拟二线双向信号与PCM发送和接收数字四线信号之间的分离。 7、测试（T-Test）：对用户电路进行测试。 模拟用户接口电路的结构如图所示： 图1-1 模拟用户接口电路框图 2、用户线接口电路 在本实验箱中，用户线接口电路芯片选用Legerity公司生产的模拟用户线接口芯片Am79R70。Am79R70是一种功能较强的用户线接口芯片，它除了拥有用户接口电路常用的7种功能中的6种外，还拥有电流限制、挂机传输、极性反转、tip开路和环路检测等功能。其内部电路结构原理框图如下：
光纤通信系统实验指导书 光纤通信系统实验指导书 桂林电子科技大学信息科技学院 二零零九年三月 目录 实验一数字光纤传输测试系统实验 (2) 实验二SDH点对点组网2M配置实验 (9)
实验三SDH 链型组网配置实验 (17) 实验四SDH 环形组网配置实验 (27) 实验一数字光纤传输测试系统实验 概述 光纤通信是利用光波作为载波，以光纤作为传输媒质实现信息传输，是一种最新的通信技术。 光纤是光导纤维的简称。光纤通信是以光波为载频，以光导纤维为传输媒质
的一种通信方式。光纤通信使用的波长在近红外区，即波长800～1800nm，可分为短波长波段（850nm）和长波长波段（1310nm和1550nm），这是目前所采用的三个通信窗口。 通信发展过程是以不断提高载频频率来扩大通信容量，光是一种频率极高的电磁波（3×1014HZ），因此用光作载波进行通信容量极大，是过去通信方式的千百倍，具有极大的吸引力，是通信发展的必然方向。 光纤通信有许多优点：首先它有极宽的频带。目前我国已完成了10Gbps的光纤通信系统，这意味着在125um的光纤中可以传输大约11万路电话。其次，光纤的传输损耗很小，传统的同轴电缆损耗约在5dB/Km以上，站间距离不足10Km；而工作在1.55um的光纤最低已达到0.2dB/Km的损耗，站间无中继传输可达100Km以上。另外，光纤通信还具有抗电磁干扰、抗腐蚀、抗辐射等特点，它 。 在地球上有取之不尽，用之不竭的光纤原材料—SiO 2 光纤通信可用于市话中继线，长途干线通信，高质量彩色电视传输，交通监控指挥，光纤局域网，有线电视网和共用天线（CATV）系统。 波分复用技术（WDM）的出现，使光纤传输技术向更高的领域发展，实现信息宽带、高速传输。 光纤通信将会在光同步数字体系（SDH）、相干光通信、光纤宽带综合业务数字网（B—ISDN）、用户光纤网、ATM及全光通信有进一步发展。 光纤通信系统主要由三部分组成：光发射机、传输光纤和光接收机。其电/光和光/电变换的基本方式是直接强度调制和直接检波。实现过程如下：输入电信号既可以是模拟信号（如视频信号、电话语音信号、正弦波或三角波信号），也可以是数字信号（如计算机数据、PCM编码信号、数字信号源信号）；调制器将输入的电信号转换成适合驱动光源器件的电流信号并用来驱动光源器件，对光源器件进行直接强度调制，完成电/光变换的功能；光源 输出的光信号直接耦合到传输光纤中，经一定长度的光纤传输后送达接收端；在接收端，光电检测器对输入的光信号进行直接检波，将光信号转换成相应的电信号，再经过放大恢复等电信号处理过程，以弥补线路传输过程中带来的信号损伤（如损耗、波形畸变），最后输出和原始输入信号相一致的电信号，从而完成整个传送过程。 根据所使用的光波长、传输信号形式、传输光纤类型和光接收方式的不同，光纤通信系统可分成：
实验一模拟信号光调制实验 一、实验目的 1、了解模拟信号光纤通信原理。 2、了解不同频率不同幅度的正弦波、三角波、方波等模拟信号的系统光传输性能情况。 二、实验内容 1、测量不同的正弦波、三角波和方波的光调制系统性能。 三、实验器材 1、主控&信号源、25号模块各1块 2、双踪示波器1台 3、连接线若干 4、光纤跳线1根 四、实验原理 1、实验原理框图 光调制功率检测框图 模拟信号光调制传输系统框图 2、实验框图说明 本实验是输入不同的模拟信号，测量模拟光调制系统性能。如模拟信号光调制传输系统框图所示，不同频率不同幅度的正弦波、三角波和方波等信号，经25号模块的光发射机单元，完成电光转换，然后通过光纤跳线传输至25号模块的光接收机单元，进行光电转换处理，从而还原出原始模拟信号。实验中利用光功率计对光发射机的功率检测，了解模拟光调制系统的性能。 注：根据实际模块配置情况不同，自行选择不同波长（比如1310nm、1550nm）的25号光收发模块进行实验。 五、注意事项 1、在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。 2、不要带电插拔信号连接导线。 六、实验步骤 1、系统关电，参考系统框图，依次按下面说明进行连线。 （1）用连接线将信号源A-OUT，连接至25号模块的TH1模拟输入端。
（2）用光纤跳线连接25号模块的光发端口和光收端口，此过程是将电信号转换为光信号，经光纤跳线传输后再将光信号还原为电信号。注意，连接光纤跳线时需定位销口方向且操作小心仔细，切勿损伤光纤跳线或光收发端口。 （3）用同轴连接线将25号模块的P4光探测器输出端，连接至23号模块的P1光探测器输入端。 2、设置25号模块的功能初状态。 （1）将收发模式选择开关S3拨至“模拟”，即选择模拟信号光调制传输。 （2）将拨码开关J1拨至“ON”，即连接激光器；拨码开关APC此时选择“ON”或“OFF”都可，即APC功能可根据需要随意选择。 （3）将功能选择开关S1拨至“光功率计”，即选择光功率计测量功能。 3、进行系统联调和观测。 （1）打开系统和各实验模块电源开关。设置主控模块的菜单，选择【主菜单】→【光纤通信】→【模拟信号光调制】。此时系统初始状态中A-OUT输出为1KHz正弦波。调节信号源模块的旋钮W1，使A-OUT输出正弦波幅度为1V。 （2）选择进入主控&信号源模块的【光功率计】功能菜单，根据所选模块波长类型选择波长【1310nm】或【1550nm】。 （3）保持信号源频率不变，改变信号源幅度测量光调制性能：调节信号源模块的W1，改变输入信号的幅度，记录不同幅度时的光调制功率变化情况。 （4）保持信号源幅度不变，改变信号源频率测量光调制性能：改变输入信号的频率，自行设计表格记录不同频率时的光调制功率变化情况。 （5）拆除23号模块和25号模块之间的同轴连接线，适当调节25号模块的W5接收灵敏度旋钮，用示波器对比观察光接收机的模拟输出端TH4和光发射机的模拟输入端TH1，了解模拟光调制系统线性度。 （6）改变信号源的波形，用三角波或方波进行上述实验步骤，进行相关测试，表格自拟。 七、实验报告 1、画出实验框图，并阐述模拟信号光调制基本原理。
南京工程学院 通信工程学院 实验报告 课程名称光纤通信_________ 实验项目名称光纤通信实验_______ 实验学生班级通信（卓越）131_____ 实验学生姓名吴振飞_____ _____ 实验学生学号 208130429_________ 实验时间2016.6.15___ 实验地点信息楼C413_______ 实验成绩评定 ______________________ 指导教师签字 ______________________ 2016年 6月 19日
目录 实验一半导体激光器P-I特性测试实验 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验仪器 (1) 三、实验原理 (1) 四、实验内容 (2) 五、实验步骤 (2) 六、注意事项 (2) 七、思考题 (3) 实验二光电探测器特性测试实验 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验内容 (4) 五、实验步骤 (4) 六、注意事项 (4) 实验三电话光纤传输系统实验 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验内容 (5) 三、预备知识 (5) 四、实验仪器 (5) 五、实验原理 (5) 六、注意事项 (6) 七、实验步骤 (6) 九、思考题 (6)
实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理；了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系；掌握半导体激光器 P(平均发送光功率) -I(注入电流) 曲线的测试方法。 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、万用表(自带) 1 台 5、连接导线 20 根 三、实验原理 半导体激光二极管(LD) 或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，(处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。) 是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW) 辐射，而且输出光发散角窄(垂直发散角为 30~50°，水平发散角为 0~30° )，与单模光纤的耦合效率高(约 30%~50%)，辐射光谱线窄(Δλ =0.1~1.0nm)，适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号(>20GHz) 直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 对于线性度良好的半导体激光器，其输出功率可以表示为ηω (1-1) Pe=)(2thDIIq ?η其中intintaaamirmirD+=ηη，这里的量子效率ηint，表征注入电子通过受激辐射转化为光子的比例。在高于阈值区域，大多数半导体激光器的ηint接近于 1。 1-1 式表明，激光输出功率决定于内量子效率和光腔损耗，并随着电流而增大，当注入电流I>Ith时，输出功率与I成线性关系。其增大的速率即P-I曲线的斜率，称为斜率效率 dPη2DeqdIηω= (1-2) 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Ith尽可能小， Ith对应P值小，而且没有扭折点的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I曲线的斜率适当。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。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，半导体激光器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，也即激活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。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith，当输入电流小于Ith时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED发出的光，当电流大于Ith
光纤通信原理实验 一、实验目的： 1、了解光纤通信系统的工作原理； 2、了解光纤通信的基本特点； 3、通过波分复用解复用器件（WDM）实现双波长单纤单向音频视频通信传输； 二、光纤通信的发展过程： 到了20世纪中页，出身上海的英藉华人高锟（K.C.Kao）博士，通过在英国标准电信实验室所作的大量研究的基础上，对光波通信作出了一个大胆的设想。他认为，既然电可以沿着金属导线传输，光也应该可以沿着导光的玻璃纤维传输。并大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损耗从每公里1000分贝降低到20分贝／公里，从而有可能用于通信。从此揭开了光纤通信的帷幕。光纤通信的发展过程如表1所示。 三、光纤通信优点： 1．光波频率很高，光纤传输的频带很宽，故传输容量很大，理论上可通上亿门话路或上万套电视，可进行图像、数据、传真、控制等多种业务；目前的通信材料主要电缆、波导管、微波和光缆，电缆、波导管、微波和光缆通信容量的对比如表2所示。可以看出光缆的通信容量远远大于其它的通信材料。 表2电缆、波导管、微波和光缆通信容量的对比
2．不受电磁干扰，保密性好；损耗小，中继距离远。光纤是由非金属的石英介质材料构成的，它是绝缘体，不怕雷电和高压，不受电磁干扰，甚至包括太阳风暴也影响不到光纤通信，2000年6月8日的太阳风暴，差点使俄罗斯的一颗导航卫星失去方向。太阳风暴还会造成人造卫星的短路，许多靠卫星传播的通信业务可能因此停顿。1998 年5月，美国银河4号卫星因受太阳风暴影响而失灵，造成北美地区80%的寻呼机无法使用，金融服务陷入脱机状态，信用卡交易也中断了，有试验表明，在核爆炸发生时，地球上所有的电通信将中断，而唯有光通信几乎不受影响；光纤中传输的是频率很高的光波，而各种干扰的频率一般都比较低，所以它不能干扰频率比它高的多的光波。打个比方说，光纤中的光波好比是在万丈高空飞行的飞机，任凭地上行驶的火车、汽车如何得多，也不会影响到它的飞行。 3．光纤材料来源丰富，可节约大量有色金属(如铜、铝)，且直径小、重量轻。相同话路的光缆要比电缆轻90%～95%(光缆重量仅为电缆重量的十分之一到二十分之一)，而直径不到电缆的五分之一。通21000话路的900对双绞线，其直径为3英寸，重量为8 吨/公里；通讯量为其十倍的光缆，直径仅0.5英寸，重量仅450磅/公里。 4．耐高温、高压、抗腐蚀，工作可靠等等优点就不一一罗列了。 四、光纤通信的原理： 光纤通信系统的工作原理如图1所示： 图1 光纤通信系统的工作原理
实验一图符库的使用 一、实验目的 1、了解SystemVue图符库的分类； 2、掌握SystemVue各个功能库常用图符的功能及其使用方法。 二、实验内容 按照实例使用图符构建简单的通信系统，并了解每个图符的功能。 三、基本原理 SystemVue的图符库功能十分丰富，一共分为以下几个大类 1.基本库 SystemView的基本库包括信源库、算子库、函数库、信号接收器库等，它为该系统仿真提供了最基本的工具。 （信源库）：SystemView为我们提供了16种信号源，可以用它来产生任意信号 （算子库）功能强大的算子库多达31种算子，可以满足您所有运算的要求 （函数库）32种函数尽显函数库的强大库容！ （信号接收器库）12种信号接收方式任你挑选，要做任何分析都难不倒它 2.扩展功能库 扩展功能库提供可选择的能够增加核心库功能的用于特殊应用的库。它允许通信、DSP、射频/模拟和逻辑应用。 （通信库）：包含有大量的通信系统模块的通信库，是快速设计和仿真现代通信系统的有力工具。这些模块从纠错编码、调制解调、到各种信道模型一应俱全。 （DSP库）：DSP库能够在你将要运行DSP芯片上仿真DSP系统。该库支持大多DSP芯片的算法模式。例如乘法器、加法器、除法器和反相器的图标代表真正的DSP算法操作符。 还包括高级处理工具：混合的Radix FFT、FIR和IIR滤波器以及块传输等。 （逻辑运算库）：逻辑运算自然离不开逻辑库了，它包括象与非门这样的通用器件的图标、74系列器件功能图标及用户自己的图标等。 （射频/模拟库）：射频/模拟库支持用于射频设计的关键的电子组件，例如：混合器、放大器和功率分配器等。 3.扩展用户库
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行扩展，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满足了急速发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。它可广泛应用下列场合： 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．不同接受模式下误码率（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1 OptiSystem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行布局. 3.光标移至有锁链图标出现时，进行连线。（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）
光纤通信实验报告 班级：14050Z01 姓名：李傲 学号：1405024239
实验一光发射机的设计 一般光发送机由以下三个部分组成： 1)光源（Optical Source）：一般为LED和LD。 2)脉冲驱动电路（Electrical Pulse Generator）：提供数字量或模拟量的电信号。 3)光调制器（Optical Modulator）：将电信号（数字或模拟量）“加载”到光波上。以 光源和调制器的关系来看，分为光源的内调制（图1.1）和光源的外调制（图1.2）。 采用外调制器，让调制信息加到光源的直流输出上，可获得更好的调制特性、更好的调制速率。目前常采用的外调制方法为晶体的电光、声光及磁光效应。图1.2的结构中，光源为频率193.1Thz 的激光二极管，同时我们使用一个Pseudo-Random Bit Sequence Generator模拟所需的数字信号序列，经过一个NRZ脉冲发生器（None-Return-to-Zero Generator）转换为所需要的电脉冲信号，该信号通过一个Mach-Zehnder调制器，通过电光效应加载到光波上，成为最后入纤所需的载有“信息”的光信号。 图1.1内调制光发射机图1.2外调制光发射机 对于直接强度调制状态下的单纵模激光器，其载流子浓度的变化是随注入电流的变化而变化。这样使有源区的折射率指数发生变化，从而导致激光器谐振腔的光通路长度相应变化，结果致使振荡波长随时间偏移，导致所谓的啁啾现象。啁啾是高速光通讯系统中一个十分重要的物理量，因为它对整个系统的传输距离和传输质量都有关键的影响。 内容：铌酸锂（LiNbO3）型Mach-Zehnder调制器中的啁啾（Chirp）分析 1设计目的 对铌酸锂Mach-Zehnder调制器中的外加电压和调制器输出信号啁啾量的关系进行模拟和分析，从而决定具体应用中MZ调制器的外置偏压的分布和大小。 2设计布局图 外调制器由于激光光源处于窄带稳频模式，可以降低或者消除系统的啁啾量。典型的外调制器是由铌酸锂（LiNO3）晶体构成。本设计中，通过对该晶体外加电压的分析调整而最终减少该光发送机中的啁啾量，其模型的设计布局图如图1.3所示。