光接收系统实验

光纤通信实验三光接收器试验1 实验目的1.1 学习P-N光电二极管的光电转换原理，了解它的缺点1.2 学习了解PIN光电二极管光电转换的优点1.3 测试HFBR2416T PIN光接收器组件的光电转换效率。

作出输入光功率与电信号输出幅度关系曲线图，即响应度曲线图。

图中横坐标是输入光功率的值，纵坐标是电信号的输出幅度。

2 实验内容2.1 测试光源采用上一次实验中的光源，试验报告中要注明光源是数字调制的还是模拟调制的。

注入给PIN组件的光功率范围5μw —50μw ，以5μw为分隔点。

3P-N光电转换原理试验讲义只能对P-N光电二极管的工作原理作简单的回忆，要想深入了解它的工作原理，同学们可以找相关的书籍去阅读。

图1是P-N 光电二极管工作原理图。

-图3.1 P-N 光电二极管工作原理外界的光子（也就是光）射入光电二极管的PN结上，分离出电子和空穴，这些自由的载流子的流动形成电流，外部的反相偏压会增强这种效果。

我们关注光电二极管几个特性：1输入输出特性，2响应度光电二极管的输入是光功率（P）输出是电流，由于该电流是光产生的，因此又称为光电流（Ip）它所遵循的工作原理是：射入光电二极管激活区的光子越多，产生的载流子越多，电流就越大。

因此Ip与P成正比：Ip=R P其中R是常量，这种关系如图2所示。

I P(mA)图3.2 光功率与光电流之间的关系图图的斜率是光电二极管的一个重要参数称为响应度，即R(A/W)。

它的定义如下： R(A/W)＝Ip/pR 的典型值的范围是从0.5A 到1.0A/W 。

该特性表明光电二极管将光信号转换为电信号的效率。

图3.2看出当光功率继续增加到一定值光电流并不跟随作线性增长，而进入饱和状态。

通过深入分析我们可以了解到，P-N 光电二极管 它的稳定性较不高，难以提高它的响应度，它的频率特性也很差。

现代光通信中都使用P-I-N 光电二极管作光检测器。

与P-N 光电二极管比较，它的稳定性、响应度都远远超过了P-N 光电二极管，而且，它的噪声低，特别是带款可以达到110GHz 以上。

一、实验目的1. 理解光通讯的基本原理和光传输的特性。

2. 掌握光通讯系统的基本组成和功能。

3. 通过实验验证光通讯系统中的信号调制、传输和接收过程。

4. 分析光通讯系统中的噪声影响及降低噪声的方法。

二、实验原理光通讯是利用光波作为信息载体，通过光纤传输信息的一种通信方式。

其基本原理是利用激光作为光源，将电信号调制到光波上，通过光纤传输，然后在接收端将光信号解调为电信号。

三、实验器材1. 光源：激光二极管2. 发射器：光发射模块3. 接收器：光接收模块4. 光纤：单模光纤5. 光纤连接器：SC型光纤连接器6. 光功率计7. 光衰减器8. 光耦合器9. 光纤测试仪10. 计算机及实验软件四、实验步骤1. 光源调制实验：（1）将激光二极管连接到光发射模块。

（2）将光发射模块连接到光纤。

（3）利用实验软件设置调制信号，观察光功率计的输出变化，验证调制效果。

2. 光纤传输实验：（1）将光发射模块和光接收模块分别连接到光纤的两端。

（2）将光衰减器连接到光发射模块和光接收模块之间。

（3）调整光衰减器，观察光功率计的输出变化，验证光纤传输效果。

3. 噪声分析实验：（1）将光接收模块连接到光纤。

（2）在光接收模块前加入噪声源，观察光功率计的输出变化，分析噪声对传输效果的影响。

（3）采用滤波器等方法降低噪声，观察光功率计的输出变化，验证降低噪声的效果。

4. 光耦合器实验：（1）将光发射模块和光接收模块分别连接到光耦合器的两个端口。

（2）调整光耦合器，观察光功率计的输出变化，验证光耦合器的性能。

5. 光纤测试实验：（1）将光纤连接器连接到光纤。

（2）利用光纤测试仪测量光纤的长度、损耗等参数。

五、实验结果与分析1. 光源调制实验：通过实验，验证了调制信号成功调制到光波上，并观察到光功率计的输出变化。

2. 光纤传输实验：通过实验，验证了光纤传输效果，并观察到光衰减器对传输效果的影响。

3. 噪声分析实验：通过实验，分析了噪声对传输效果的影响，并验证了降低噪声的方法。

光纤传输系统实验报告光纤传输系统实验报告引言：光纤传输系统是一种利用光信号传输信息的高速通信技术，被广泛应用于现代通信领域。

本实验旨在通过搭建光纤传输系统，探究其传输性能及优势，并对其在实际应用中的潜力进行评估。

一、实验目的本实验的主要目的是通过搭建光纤传输系统，测量其传输性能，并对比传统的电信号传输系统，评估光纤传输系统的优势。

二、实验原理光纤传输系统是利用光信号在光纤中传输信息的技术。

其基本原理是通过将电信号转换为光信号，并利用光纤的高速传输特性，将信号从发送端传输到接收端。

光纤传输系统主要由光源、调制器、光纤、接收器和解调器等组成。

三、实验步骤1. 搭建光纤传输系统：将光源、调制器、光纤、接收器和解调器依次连接起来，确保连接稳定可靠。

2. 测试传输性能：通过发送端发送一系列测试信号，利用接收端接收并解调信号，测量信号的传输速率、传输距离和误码率等指标。

3. 对比实验：同时进行一组传统电信号传输系统的测试，比较两者的传输性能差异。

四、实验结果与分析通过测试，我们得到了光纤传输系统的传输性能数据。

与传统电信号传输系统相比，光纤传输系统具有以下优势：1. 高速传输：光纤传输系统的传输速率远高于传统电信号传输系统，可以满足大容量数据传输的需求。

2. 长距离传输：光纤传输系统的传输距离较长，信号衰减较小，适用于远距离通信。

3. 低误码率：光纤传输系统的传输信号稳定可靠，误码率较低，适用于高质量通信。

4. 抗干扰能力强：光纤传输系统对电磁干扰和噪声的抗干扰能力较强，传输信号的稳定性更高。

五、实验结论通过本次实验，我们验证了光纤传输系统在传输性能方面的优势。

光纤传输系统具有高速传输、长距离传输、低误码率和抗干扰能力强等特点，适用于各种通信领域。

在未来的通信发展中，光纤传输系统将发挥更加重要的作用。

六、实验总结本次实验通过搭建光纤传输系统，深入了解了其原理和传输性能。

光纤传输系统作为一种高速、稳定的通信技术，为现代通信领域的发展提供了强大的支持。

光通信实验报告一、实验目的光通信作为一种高速、大容量的通信方式，在现代通信领域中占据着重要地位。

本次实验的目的是深入了解光通信的基本原理，掌握光通信系统的搭建和调试方法，测量光通信系统的关键性能参数，并分析影响光通信系统性能的因素。

二、实验原理（一）光的发射光通信中，光源是关键组件之一。

常用的光源有半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）。

半导体激光器具有高亮度、窄线宽、方向性好等优点，适用于长距离、高速率的通信；发光二极管则具有成本低、可靠性高、光谱较宽等特点，适用于短距离、低速通信。

（二）光的传输光在光纤中传输时，会发生折射、反射和吸收等现象。

光纤分为多模光纤和单模光纤。

多模光纤可传输多个模式的光，但其传输带宽较窄，适用于短距离通信；单模光纤只允许传输一个模式的光，具有低损耗、大带宽的特点，适用于长距离、高速通信。

（三）光的接收光接收器将接收到的光信号转换为电信号。

常用的光接收器有光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。

PIN 光电二极管结构简单、成本低，但灵敏度相对较低；APD 具有较高的灵敏度，但工作电压较高，噪声较大。

（四）调制和解调在光通信中，需要对电信号进行调制，将其加载到光载波上进行传输。

常用的调制方式有强度调制（IM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。

在接收端，需要对光信号进行解调，恢复出原始的电信号。

三、实验设备本次实验所用到的设备主要包括：1、半导体激光器及驱动电路2、光纤跳线及耦合器3、光功率计4、示波器5、信号源6、误码测试仪四、实验步骤（一）搭建光通信系统1、将半导体激光器与驱动电路连接好，调节驱动电流，使激光器输出稳定的光信号。

2、通过光纤跳线和耦合器将激光器的输出光信号耦合到光纤中。

3、在接收端，将光纤输出的光信号接入光接收器，并连接到后续的电路中。

（二）测量光功率1、使用光功率计测量激光器的输出光功率。

2、在光纤的不同位置测量光功率，观察光功率的衰减情况。

光纤信号传输实验报告光纤信号传输实验报告引言：随着科技的不断进步，光纤通信作为一种高速、大容量、低损耗的传输方式，已经成为现代通信领域的重要组成部分。

本实验旨在通过搭建光纤传输系统，探究光纤信号传输的原理和性能。

一、实验目的本实验的主要目的有三点：1.了解光纤传输的基本原理和结构；2.掌握光纤传输系统的搭建和调试方法；3.研究光纤传输的性能指标，如传输距离、带宽等。

二、实验器材和原理1.实验器材：本实验所需的器材包括：光纤、光纤收发器、光源、光功率计、信号发生器等。

2.实验原理：光纤传输是利用光的全内反射原理，将信息通过光的折射和反射在光纤中传输的技术。

光纤由芯和包层组成，芯是光信号传输的主要通道，包层则用于保护和引导光信号。

光纤传输的基本原理是利用光的全内反射现象，当光线从光纤的一端入射时，当入射角小于临界角时，光线会发生全内反射，从而沿着光纤传输。

光纤传输的距离和传输质量受到多种因素的影响，如光纤的损耗、色散、衰减等。

三、实验步骤1.搭建光纤传输系统：首先，将光纤收发器分别连接到光源和光功率计上，然后将光纤的一端连接到光纤收发器的发射端，另一端连接到接收端。

接下来，将信号发生器连接到光源上，通过调节信号发生器的频率和幅度，产生不同的信号。

2.调试光纤传输系统：通过调节光源和光功率计之间的距离，观察光功率计的读数变化，确定最佳传输距离。

同时，通过调节信号发生器的参数，观察信号的传输质量，如是否出现失真、噪声等现象。

3.测量光纤传输性能：利用光功率计测量光纤传输系统的光功率损耗，通过改变传输距离和光纤的类型，比较不同条件下的光功率损耗情况。

此外，还可以利用频谱分析仪测量光纤传输的带宽，了解光纤传输系统的传输能力。

四、实验结果与分析通过实验，我们得到了以下结果：1.在调试光纤传输系统时，我们发现光功率计的读数随着光源和光功率计之间的距离增加而减小，当距离过远时，光功率计无法读取到信号，说明光纤传输存在传输距离限制。

实验一 光发射机指标测试一、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.绘制数字光发端机的P-I 特性曲线二、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三、实验仪器：LTE-GX-02E 型光纤通信实验系统、示波器、光功率计、万用表、FC-FC 光跳线。

四、实验原理：光发射机的指标包括：半导体光源的P-I 特性曲线、消光比（EXT ）和平均光功率。

1.半导激光器的P-I 特性曲线测试半导体激光器的输出光功率与驱动电流的关系如下图所示，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Ith 表示。

当输入电流小于Ith 时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED 发出光，当电流大于Ith 时 ，则输出光为激光，且输入电流和输出光功率成线性关系，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．图 1 半导体激光器P-I 曲线示意图2．消光比（EXT ）的测试光比定义为： ，式中00P是光发射机输入全“0”时输出的平均光功率即无输入信号时的输出光功率。

是光发射机输入全“1”时输出的平均光功率。

当输入信号为“0”时，光源的输出光功率为00P ,它将由直流偏置电流b I 来确定。

无信号时光源输出的光功率对接收机来说是一种噪声，将降低光接收机的灵敏度。

因此，从接收机角度考虑，希望消光比越小越好。

但是，应该指出，当b I 减小时，光源的输出功率将降低，光源的谱线宽度增加，同时，还会对光源的其他特性产生不良影响，因此，必须全面考虑b I 的影响，一般取b I =(0.7～0.9)Ith (Ith 为激光器的阈值电流)。

001110lgP EXT P 11P bI3．平均光功率光发送机的平均输出光功率被定义为当发送机送伪随机序列时，发送端输出的光功率值。

1. 熟悉光纤的基本结构和光学特性。

2. 掌握光纤的连接方法和熔接技术。

3. 了解光纤通信系统的基本原理和应用。

4. 提高动手操作能力和实验技能。

二、实验内容1. 光纤的基本结构及光学特性2. 光纤熔接技术3. 光纤通信系统基本原理与应用三、实验原理1. 光纤的基本结构：光纤由纤芯、包层和涂覆层组成，纤芯的折射率高于包层，使得光在纤芯与包层的界面发生全反射，从而实现光的传输。

2. 光纤熔接技术：利用光纤熔接机将两根光纤的端面熔接在一起，形成低损耗的连接。

3. 光纤通信系统基本原理：利用光纤作为传输介质，将电信号转换为光信号，通过光纤传输，再将光信号转换为电信号。

四、实验仪器与材料1. 光纤熔接机2. 光纤测试仪3. 光纤跳线4. 光纤耦合器5. 光纤连接器6. 光纤7. 电源1. 光纤基本结构及光学特性观察- 观察光纤的结构，了解纤芯、包层和涂覆层的组成。

- 使用光纤测试仪测量光纤的折射率、衰减等参数。

2. 光纤熔接技术- 准备两根光纤，将光纤端面切割平整。

- 使用光纤熔接机将两根光纤熔接在一起。

- 使用光纤测试仪测试熔接点的衰减。

3. 光纤通信系统基本原理与应用- 搭建光纤通信系统，包括光发射机、光纤、光接收机等。

- 使用信号发生器发送信号，通过光纤传输，再由光接收机接收并恢复信号。

- 测试通信系统的传输速率、误码率等指标。

六、实验结果与分析1. 光纤基本结构及光学特性观察- 观察到光纤由纤芯、包层和涂覆层组成，纤芯的折射率高于包层。

- 光纤测试仪测量结果显示，光纤的衰减系数为0.2dB/km，折射率为1.5。

2. 光纤熔接技术- 熔接完成后，使用光纤测试仪测试熔接点的衰减，结果显示衰减小于0.1dB。

3. 光纤通信系统基本原理与应用- 搭建的光纤通信系统能够正常传输信号，传输速率达到10Mbps，误码率为0。

七、实验总结通过本次实验，我们熟悉了光纤的基本结构、光学特性，掌握了光纤熔接技术，了解了光纤通信系统的基本原理和应用。

一、实验目的1. 了解光纤传输系统的基本结构和各部件的选配原则。

2. 熟悉光纤传输系统中电光/光电转换器件的基本性能。

3. 训练如何在光纤传输系统中获得较好的信号传输质量。

二、实验原理光纤传输技术是一种利用光导纤维传输信号的通信技术。

光纤具有损耗低、频带宽、耐高温、绝缘性好、抗电磁干扰等优点，已成为现代通信的主要传输手段。

光纤传输系统主要由以下几部分组成：1. 光源：将电信号转换为光信号，常用的光源有LED、激光二极管等。

2. 光纤：传输光信号的介质，分为单模光纤和多模光纤。

3. 光发射机：将电信号转换为光信号，并驱动光源。

4. 光接收机：将光信号转换为电信号，并进行放大处理。

5. 传输介质：连接光发射机和光接收机的介质，如光缆等。

实验中，我们主要研究LED-传输光纤组件的电光特性，并验证硅光电二极管可以将传输的光信号转换为电信号。

三、实验仪器1. TKGT-1型音频信号光纤传输实验仪2. 信号发生器3. 双踪示波器四、实验步骤1. 连接实验仪器，包括光源、光纤、光发射机、光接收机和传输介质。

2. 将信号发生器输出的电信号输入光发射机，驱动光源发光。

3. 通过光纤将光信号传输到光接收机。

4. 在光接收机输出端连接示波器，观察接收到的电信号波形。

5. 调整光源的偏置电流和调制信号的幅度，观察信号传输质量的变化。

五、实验结果与分析1. 在合适的偏置电流下，LED-传输光纤组件具有线性电光特性，信号传输质量较好。

2. 随着偏置电流的增加，LED-传输光纤组件的光输出功率增加，信号传输质量提高。

3. 调整调制信号的幅度，可以改变信号传输质量。

当调制信号幅度过大时，会产生谐波失真，信号传输质量下降。

六、实验结论1. 光纤传输技术具有损耗低、频带宽、抗干扰能力强等优点，是现代通信的主要传输手段。

2. 通过调整光源的偏置电流和调制信号的幅度，可以优化信号传输质量。

3. 本实验验证了LED-传输光纤组件的电光特性，为实际应用提供了理论依据。

实验二光发射机与光接收机实验学号：XXX 姓名：XXX一、实验目的1.了解光源的调制的原理2.学习光发送模块的电路原理3.了解光接收机的组成4.了解光收端机灵敏度的指标要求二、实验内容1.介绍光源的调制方法2.介绍光发射电路的框图3.了解光接收机的组成三、实验仪器1.光纤通信实验系统1 台2.示波器1台3.光纤跳线1根4.万用表5.光功率计四、实验原理1、光发射机、光调制。

根据调制与光源的关系，光调制可以分为直接调制和间接调制两大类。

直接调制方法仅适用于半导体光源（LD和LED），这种方法是把要传送的信息转变为电信号注入LD或LED，从而获得相应的光信号，所以是采用电源调制方法。

直接调制后的光波电场振幅的平方与调制信号成一定比例关系，是一种光强度调制（IM）的方法。

间接调制是利用晶体的光电效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对激光辐射的调制，这种调制方式既适应于其他类型的激光器。

间接调制最常用的外调制的方法，即在激光形成以后加载调制信号。

对某些类型的激光器，间接调制也可以采用内调制的方法，即在激光器的谐振腔内放置调制元件，用调制信号控制调制元件的物理性质，将改变谐振腔的参数，从而改变激光输出特芯以实现其调制。

光源的调制方法及所利用的物理效应如下表所示。

光源的各种调制方法本实验系统采用的是直接调制的方法。

2、模拟信号调制与数字信号调制模拟信号调制是直接用连续的模拟信号（如话音、电视等信号）对光源进行调制从而使LED 或LD的输出光功率跟随模拟信号变化，如下图所示：由于光源，尤其是激光器的非线性比较严重，所以目前模拟光纤通信系统仅仅用于对线性要求较低的地方，要实现大容量的频分复用还比较困难，仅自一些小系统中使用。

对一些容量较大、通信距离较长的系统，多采用对半导体激光器进行数字调制的方式。

数字调制主要是用数字信号的“1”和“0”来控制激光的“有”和“无”，如下图所示：与LED 相比，LD 的调制问题要复杂得多。

实验04: 利用Optisystm 分析光接收机灵敏度的影响因素 一、实验目的1. 了解影响光接收机灵敏度的因素。

2. 通过仿真实验观察信号比特速率和消光比对接收机灵敏度的影响。

二、实验原理影响接收机灵敏度的因素有：放大器噪声、光电检测器噪声、比特速率、输入波形、消光比。

1. 灵敏度与消光比的关系：消光比（EXT ）是发射机的性能指标，是由于光源的不完善调制所引起。

它的定义为：1log10全全P P EXT =（dB ），EXT 越小，不仅使有效信号的光功率减小，而且使接收机中检测器的散粒噪声加大，从而影响接收机的灵敏度。

2.接收机灵敏度与比特速率的关系 z 的定义为22322200(2)2t E I E b t C S T kK z S I S I e R R Te π⎛⎫=+++ ⎪⎝⎭ 当系统的比特速率较高，前置放大器的输入电阻又较大时，z 的量值往往由上式中的后一项所决定，这时1z T -∝（若比特速率很低时，这关系式不一定成立），因此，接收机灵敏度与比特速率的关系如下：当用PIN 光电二极管作检测器时3/2min p T -∝ （4.5分贝/比特率倍程）当用Si APD 作检测器，且工作在最佳雪崩增益时（0.5x ≈）7/6min p T -∝ （3.5分贝/比特率倍程）三、实验配置图四、实验步骤1. 按照图搭建仿真配置图2. 将单信道光发射机模块中的消光比改为10dB3. 衰减器从17dB以0.1dB步长递增4. 观察并记录误码仪中的误码率，根据BER≤10-9得出该光接收机的灵敏度。

Extinct ratio:10dB 比特率：1GE,测量灵敏度。

误码率光功率（dbm）可变光衰值17dB 7.29797E-12 -20.117.1dB 2.07185e-11 -20.28Extinct ratio:10dB 比特率：2GE,测量灵敏度。

5.将单信道光发射机模块中的消光比改为15dBExtinct ratio:15dB 比特率：1GE,测量灵敏度。