《光电子技术实验》实验报告
波分复用光纤传输系统
王浩然无112011011202
1实验目的
∙了解WDM的特性及其简单应用；
∙掌握WDM的复用方法，实现单纤单向和单纤双向的双波长复用和解复用；
∙观察菲涅尔反射现象，了解其在光纤传输中的影响。
2实验原理
波分复用技术是在单根光纤中传输多个波长光信号的一项技术。典型的波分复用的框图如下所示：
图1:波分复用系统框图
其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合在一起复用，并耦合到光纤线路中的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号解复用，并做进一步处理，恢复出原信号送入不同的终端。目前波长域的波分复用技术主要有三种：粗波分复用、密集波分复用和光频分复用。三者的区别是复用的信道的波长间隔不同。
3实验装置
波分复用实验的光端机为视频光发射机和视频光接收机。实验装置包括视频光发端机三台，视频光接收机三台，摄像头三台，监视器三台，视频电缆6跟，高隔离度的WDM2只，的隔离度的WDM2只，OADM1只，固定光衰减器若干，法兰盘若干，可调衰减器2只。
4实验步骤
1.搭建两种波长分别为1310nm和1550nm的点到点的光纤传输系统，测量两种系统的接收机灵敏度，计算等效传输距离。
2.按照如下框图搭建单纤单向传输的波分复用系统，观察监视器上的图像，测量两种波长系统的接收机灵敏度，计算等效传输距离。
图2:单纤单向传输波分复用系统
3.按下图搭建单纤双向传输的波分复用系统，观察监视器上的图像，测量两种波长系统的接收机灵敏度，计算等效传输距离。
图3:单纤双向波分复用系统
4.如下图所示，将发射端WDM的1310nm和1550nm的发送端接反，观察监视器上的图像。将接收端也接反，观察监视器上的图像变化。
图4:单纤单向发射端反接
5.单纤单向传输时，如下图所示，发射端用隔离度较低的WDM，观察监视器上的图像变化。如果接收端用隔离度较低的WDM光茶监视器上的图像变化。
图5:单纤单向发射端低隔离度WDM
图6:单纤单向接收端低隔离度WDM
6.如下图所示，甲乙两地进行单纤双向传输时，如果甲地的WDM的1310nm和1550nm 的两端接反了，乙地使用一个隔离度低的WDM，增大传输衰减观察监视器上的图像变化。
图7:单纤双向乙地低隔离度WDM
7.如下图所示，观察接收端的图像。如果发射端也增加一个WDM观察接收端的图像变化。
8.如下图所示，发射端分别为1310nm和1550nm，在接收端用隔离度较低的WDM，让两个接收端均为1550nm发射端的图像然后将公共光纤在手指上绕若干圈，观察接收端的图像变化。
9.如下图所示，搭建一个双波长三地通信的WDM系统。
图8:双波长三地通信波分复用系统
5注意事项
∙光纤连接端面应保持清洁，连接前用镜头纸蘸无水乙醇或乙醇乙醚混合液轻轻将连接的两个端面搽干净。
∙光纤跳线接入发射端时，要注意连接器上的突起对准发射端的凹槽，适当旋钮即可，不可大力旋钮或没对准就强行旋钮。
∙测量接收机灵敏度时为接收机监视器上刚开始出现雪花时的接收功率。
6实验数据
对于1550nm的单纤单向传输系统，可以测得其发射功率为-7.74dBm，接收机灵敏度为-34.78dBm，可以计算出最大传输距离为
−7.74dBm−(−34.78dBm)
=135.20km
0.2dB/km
对于1310nm的单纤单向传输系统，可以测得其发射功率为-18.05dBm，接收机灵敏度为-30.27dBm，可以计算出最大传输距离为
−18.05dBm−(−30.27dBm)
=34.91km
0.35dB/km
采用单纤单向波分复用传输系统时，对于采用波长为1550nm的光纤传输系统，其发射功率为-7.74dBm，接收机灵敏度为-32.29dBm，可以计算出最大传输距离为
−7.74dBm−(−32.29dBm)
=122.75km
0.2dB/km
对于采用波长为1310nm的光纤传输系统，其发射功率为-18.05dBm，接收机灵敏度为-31.47dBm，可以计算出最大传输距离为
−18.05dBm−(−31.47dBm)
=38.34km
0.35dB/km
采用单纤双向波分复用传输系统时，对于采用波长为1550nm的光纤传输系统，其发射功率为-7.74dBm，接收机灵敏度为-35.20dBm，可以计算出最大传输距离为
−7.74dBm−(−35.20dBm)
=137.30km
0.2dB/km
对于采用波长为1310nm的光纤传输系统，其发射功率为-18.05dBm，接收机灵敏度为-26.94dBm，可以计算出最大传输距离为
−18.05dBm−(−26.94dBm)
=25.40km
0.35dB/km
可总结为如下表所示：
传输方式波长nm发射机功率dBm接收机灵敏度dBm传输距离km
点到点1550-7.74-34.78135.20 1310-18.05-30.2734.91
单纤单向1550-7.74-32.29122.75 1310-18.05-31.4738.34
单纤双向1550-7.74-35.20137.30 1310-18.05-26.9425.40
表1:各种传输方式下的接收机灵敏度和传输距离
对于实验探究部分，各种连接方式的实验现象如下：
1.发射端WDM的1310nm和1550nm的发送端接反时，增大衰减时，1550nm的接收端先出现雪花，后衰减变不清晰，1310nm的接收端后出现雪花，后衰减变不清晰。发射端接反时，我们在接收端相当于接收到的为串扰信号，这相当于WDM对两个波长的信号均增加了一个衰减，由于采用可调衰减器增加衰减时，对1550nm的光的衰减更大，所以1550nm的光接收时先出现雪花。对于接收端也接反时，由于接收机监视器对波长无限制，所以与仅发射端接反时现象相同。所以反接仅对发射端有作用。
2.发射端接低隔离度的WDM时，与高隔离度的WDM无明显差别。对于接收端接低隔离度的WDM时，两个波长接收的图像均不清晰，出现彩色条纹，继续增加衰减，1550nm的接收端会收到1310nm的图像，这是由于接收端采用低隔离度的WDM时，串扰信号较强，所以出现图像不清晰和彩色条纹。增加衰减时，由于对1550nm的光衰减较大，所以当衰减增大到一定程度时，1550nm的信号光会低于1310nm的串扰光，从而产生1550nm的接收端会收到1310nm的图像的现象。所以低隔离度的WDM仅对接收端有作用。
3.单纤双向传输时，甲地接反，乙地采用隔离度较低的WDM时，对于1550nm的接收端，增大衰减时，图像变不清晰后消失，对于1310nm的接收端，图像先变暗，不清晰；后又变清晰；继续增大衰减，又变不清晰后消失。出现这种现象的原因是由于1310nm的接收端采用隔离度较低的WDM所以1550nm的串扰信号较强，所以1310nm接收端接收到的信号主要分为信号光和串扰光，增加衰减时，由于信号光光强减小作用较大，因此图像变不清晰，继续增加衰减，由于可调衰减器对1550nm的光衰减较大，因此此时串扰光的衰减作用较大，因此图像变清晰，进一步增大衰减，串扰光信号较小，信号光的衰减又起主导作用，因此图像变不清晰。
4.单纤单向传输时，在接收端用隔离度较小的WDM，对于1310nm的光，先接衰减器后接入WDM，增大衰减，使得两个接收端均接收到1550nm的发射图像。继续增大衰减，对于1550nm的接收端，图像变不清晰后消失，对于1310nm的接收端，首先是1550nm的发射图像变不清晰后消失，后又出现1310nm的图像。出现这种现象是由于当我们对1310nm的信号光进行衰减后接入WDM时，由于接收端采用隔离度较小的WDM，会导致接收端1550nm 的串扰光信号强于1310nm的信号光信号，因此会出现两个接收端均出现1550nm的发射光信号，继续增加衰减，由于对1550nm光信号的衰减，会导致串扰光信号强度变小，因此1310nm 端接收到的1550nm的发射光信号变弱，进一步增加衰减时，由于对1550nm的光信号衰减强于1310nm的光信号衰减，因此会导致1310nm接收端的信号光强度超过串扰光强度，从而会出现1310nm发射端的图像。
