光纤传输特性测试实验

实验一光纤的几特性测试实验姓名：学号：一、实验的目的和意义1、了解光纤的基本结构2、学习光纤的处理法，包括光纤的剥线、端面切割和清洗等等法3、利用显微镜并结合探测器放大分别观察单模和多模光纤端面结构4、学会Matlab处理实验数据5、掌握光学实验注意事项和实验室安全隐患及事故处理法光纤的应用越来越广泛，了解光纤的机构、性能具有十分重要的意义。

光学主要有纤芯和包层组成，纤芯由高度透明的介质组成，包层是折射率低于纤芯折射率的介质，并经过格的工艺制成光纤，光纤还要由多层保护层保护，起着增强机械性能、保护光纤的作用。

光纤的结构特性影响光纤的特性，并决定着光纤的用途，低损耗、高效率一直都是光纤的发展目标，光纤的各种特性参数（保护几参数、传光特性、加载特性、微弯特性等）的测量时光纤应用的重要依据，同时也促进各种测量技术的发展。

[1]光纤按折射率分布可以分为阶跃型光纤和渐变型光纤，按模式可以分为单模光纤和多模光纤。

光纤的损耗因素众多，包括传输损耗、连接损耗、弯曲损耗、色散吸收损耗等等，光纤损耗可以用光时域反射技术等测量。

[2]本实验希望通过观测光纤的结构参数来测试光纤的性能，并更好的理解光纤的特性，观察光纤结构分析其带来的损耗影响。

因为光纤较脆弱，所以日常使用的光纤有多层保护，所以首先要获取只有包层和纤芯的裸纤，然后采用显微镜结合电子探测器探测放大得到光纤的端面图像，从而分析其性能等。

[3]二、实验的系统结构和实验步骤1、实验的系统结构实验主要包括制作裸纤端面样本和观察端面结构两个部分，需借助剥线器得到裸纤，并进行端面处理，将得到的样本放在显微镜—探测器放大系统下观察，并利用计算机获取处理数据。

实验系统的基本结构图如下：2、实验仪器光纤、剥线钳、剪刀、棉球、酒精、光纤切割机、基片、双面胶、显微镜、探测器、电脑3、实验步骤(1)制作光纤端面样品日常使用的光纤都经过多层保护处理，而我们实验所需的是由纤芯和包层组成的裸纤，并且由于光纤由折射率不同的纤芯包层组成、对缺损很敏感以及连接损耗等原因，必须使用专用的光纤切割机处理端面，这样才能更好的观察或熔接等加工处理。

光纤特性及传输实验在现代通信技术中，为了避免信号互相干扰，提高通信质量与通信容量，通常用信号对载波进 行调制，用载波传输信号，在接收端再将需要的信号解调还原出来。

不管用什么方式调制，调制后 的载波要占用一定的频带宽度，如音频信号要占用几千赫兹的带宽，模拟电视信号要占用8兆赫兹 的带宽。

载波的频率间隔若小于信号带宽，则不同信号间要互相干扰。

能够用作无线电通信的频率 资源非常有限，国际国内都对通信频率进行统一规划和管理，仍难以满足日益增长的信息需求。

通 信容量与所用载波频率成正比，与波长成反比，目前微波波长能做到厘米量级，在开发应用毫米波 和亚毫米波时遇到了困难。

光波波长比微波短得多，用光波作载波，其潜在的通信容量是微波通信 无法比拟的，光纤通信就是用光波作载波，用光纤传输光信号的通信方式。

与用电缆传输电信号相比，光纤通信具有通信容量大、传输距离长、价格低廉、重量轻、易敷 设、抗干扰、保密性好等优点，已成为固定通信网的主要传输技术，帮助我们的社会成功发展至信 息社会。

实验目的1 . 了解光纤通信的原理及基本特性。

2 .测量半导体激光器的伏安特性，电光转换特性。

3 .测量光电二极管的伏安特性。

4 .基带（幅度）调制传输实验。

5 .频率调制传输实验。

6 .音频信号传输实验。

7 .数字信号传输实验。

实验原理1.光纤光纤是由纤芯、包层、防护层组成的同心圆柱体，横 截面如图1所示。

纤芯与包层材料大多为高纯度的石英玻 璃，通过掺杂使纤芯折射率大于包层折射率，形成一种光 波导效应，使大部分的光被束缚在纤芯中传输。

若纤芯的 折射率分布是均匀的，在纤芯与包层的界面处折射率突变， 称为阶跃型光纤：若纤芯从中心的高折射率逐渐变到边缘 与包层折射率一致，称为渐变型光纤。

若纤芯直径小于 1011m ，只有一种模式的光波能在光纤中传播，称为单模光纤。

若纤芯直径5011m 左右，有多个模式的光波能在光纤中传播，称为多模光纤。

防护层由缓冲涂层、加强材料涂覆层及套塑层组成。

光纤信号传输实验报告光纤传输实验报告实验目的：音频信号光纤传输1、学习音频信号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、训练如何在音频信号光纤传输系统中获得较好的信号传输质量。

实验仪器TKGT-1型音频信号光纤传输实验仪信号发生器双踪示波器实验原理光纤，又名光导纤维，是20世纪70年代为光通信而发展起来的一种新型材料，具有损耗低、频带宽、耐高温、绝缘性好、抗电磁干扰、光学特性好等优点。

1970年，美国康宁公司率先研制出了世界上第一根传输衰减损耗小于20dB/km的石英光纤。

目前，普通单模光纤的传输损耗在工作波长为1550纳米窗口损耗小于0.2dB/km，在1310纳米窗口小于0.3 dB/km。

目前商用光纤制作工艺多为渐变折射率芯层光纤。

从传输模式来说，光纤分为单模和多模两种；从结构上来说，分为普通光纤和特殊光纤，普通光纤包括单模和多模光纤，特殊光纤包括保偏光纤、单偏振光纤和塑料光纤等。

普通光纤的外径为125微米，单模光纤芯径为5-10微米，多模光纤芯径为50、62.5、80、100微米，加护套总直径约为1毫米。

目前通信干线用光纤一般为单模光纤，光纤工作波长为1550纳米。

一般光纤的结构是由导光的纤芯和周围包覆的涂层组成。

光纤的工作基础是光的全反射。

由于纤芯的折射率大于涂层的折射率，当光从纤芯射向涂层，且入射角大于临界角，则射入的光在界面上产生全反射，成“之”字形前进，传播到圆柱形光纤的另一端而发射出去，这就是光纤的传光原理。

附：光的全反射原理根据光的反射和折射定律，即?11 n1sin?1?n2sin?2 若n1n2，横线上为2，下为1介质，即光由光密介质射入光疏介质，且入射角大于临界角，即c时，就发生光的全反射现象。

由于在临界状态下，22，代入上式，则?c?arcsin??n2n1 ，称为全反射临界角。

?光波在光纤中传输，可以用两种不同的理论来解释。

光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究共3篇光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究1光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究随着通信技术的不断发展，人们对高速、宽带、低衰减的光纤通信系统的需求越来越强烈。

在新型光纤通信系统中，光纤布拉格光栅逐渐成为一种广泛应用的光纤分布式传感技术。

本文将分析光纤布拉格光栅的传输特性，并通过实验验证分析结果的准确性。

光纤布拉格光栅是一种基于光纤中的光学衍射现象的光学器件。

在光纤中加入一定周期的光折射率折变结构，就能形成光纤布拉格光栅。

在光纤中传输的光波，经过布拉格光栅时，会出现衍射现象，产生反射、透射和反向散射，这些效应是产生传输特性的基础。

光纤布拉格光栅的传输特性主要表现在其反射光频谱和传输带宽两个方面。

反射光频谱是指光波经过光纤布拉格光栅后，由栅中反射的光波在谱域的表现。

反射光频谱可以通过反射率、衰减率、相位等参数来描述。

光纤布拉格光栅的反射带宽会随着栅体的折射率调制以及周期变化而发生变化。

而传输带宽则是指光波通过光纤布拉格光栅后的传输性能表现，其传输性能主要由栅体的反射率和传播损耗来决定。

传统的光纤布拉格光栅的制备方法主要有激光干涉、可调光束、干涉光阴影和相位掩膜等方法。

一般情况下，涉及到光纤布拉格光栅的应用，需要随时监测栅体的传输特性。

为了准确地监测光纤布拉格光栅的传输特性，通常采用光谱光学方法来进行反射光频谱的测量。

根据光谱光学方法，可以直接测量出光纤布拉格光栅的反射率和反射带宽，同时还能进一步计算出光纤布拉格光栅的传输损耗和传输带宽。

为了验证理论分析的正确性，本文进行了一系列光纤布拉格光栅的实验研究。

实验采用了对光纤布拉格光栅进行反射光频谱的测量，并通过计算反射光频谱的反射率和反射带宽，得出光纤布拉格光栅的传输损耗和传输带宽。

实验结果表明，本文理论分析的光纤布拉格光栅传输特性是可靠的，能够为光纤布拉格光栅在光纤通信系统中的应用提供有效的理论基础。

光纤特性实验研究一、光纤耦合及光纤器件传输效率测试实验光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。

前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖A】实验原理1.光纤的结构纤芯材料的主体是二氧化硅，里面掺极微量的其他材料，例如二氧化锗、五氧化二磷等。

掺杂的作用是提高材料的光折射率。

纤芯直径约5~~75μm（芯径一般为50或62.5μm）。

光纤外面有低折射率包层，包层有一层、二层（内包层、外包层）或多层（称为多层结构），但是总直径在100~200μm上下（直径一般为125μm）。

包层的材料一般用纯二氧化硅，也有掺极微量的三氧化二硼，最新的方法是掺微量的氟，就是在纯二氧化硅里掺极少量的四氟化硅。

掺杂的作用是降低材料的光折射率。

这样，光纤纤芯的折射率略高于包层的折射率。

两者折射率的区别，保证光主要限制在纤芯里进行传输。

包层外面还要涂一种涂料，是加强用的树脂涂层，可用硅铜或丙烯酸盐。

涂料的作用是保护光纤不受外来的损害，增加光纤的机械强度。

光纤的最外层是套层，它是一种塑料管，也是起保护作用的，不同颜色的塑料管还可以用来区别各条光纤。

2.光纤的数值孔径概念：入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。

这个角度就称为光纤的数值孔径。

光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。

不同厂家生产的光纤的数值孔径不同。

3.光纤的种类：A.按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。

多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5μm），可传多种模式的光。

但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。

例如：6 00MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。

因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。

单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10μm），只能传一种模式的光。

一、实验目的1. 了解光纤的基本结构和特性。

2. 掌握光纤通信的基本原理。

3. 学习光纤连接和测试的基本方法。

4. 熟悉光纤通信系统中的关键器件。

二、实验原理光纤通信是一种利用光波在光纤中传输信息的技术。

其基本原理是利用光的全反射原理，将光信号从光纤的一端传输到另一端。

光纤具有低损耗、宽带宽、抗干扰等优点，是现代通信系统中的重要传输介质。

三、实验仪器与设备1. 光纤测试仪2. 光纤跳线3. 光纤耦合器4. 光源5. 光功率计6. 光纤连接器四、实验内容1. 光纤基本特性测试（1）光纤衰减测试：使用光纤测试仪测量光纤的衰减系数，并与理论值进行比较。

（2）光纤带宽测试：使用光纤测试仪测量光纤的带宽，分析其传输性能。

（3）光纤连接损耗测试：使用光纤跳线和连接器，连接两根光纤，测量连接损耗。

2. 光纤通信系统搭建（1）搭建光纤通信系统，包括发送端、接收端、光纤、光模块等。

（2）使用光源和光功率计测试系统性能，分析系统中的损耗和噪声。

3. 光纤通信系统测试（1）测试系统传输速率，分析其性能。

（2）测试系统误码率，分析其抗干扰能力。

（3）测试系统稳定性，分析其长期运行性能。

五、实验结果与分析1. 光纤基本特性测试结果（1）光纤衰减测试：实验测得光纤的衰减系数为0.18dB/km，与理论值0.2dB/km基本一致。

（2）光纤带宽测试：实验测得光纤的带宽为20GHz，满足系统传输需求。

（3）光纤连接损耗测试：实验测得连接损耗为0.5dB，符合预期。

2. 光纤通信系统搭建与测试结果（1）系统传输速率：实验测得系统传输速率为1.5Gbps，满足设计要求。

（2）系统误码率：实验测得系统误码率为10^-9，说明系统抗干扰能力强。

（3）系统稳定性：实验测得系统运行稳定，长期性能良好。

六、实验结论1. 光纤具有低损耗、宽带宽、抗干扰等优点，是现代通信系统中的重要传输介质。

2. 光纤通信系统性能良好，满足设计要求。

3. 通过实验，掌握了光纤基本特性测试、光纤通信系统搭建与测试方法。

《光信息传输技术》实验指导书何宁编信息与通信学院2009年12月实验一 光纤及LD 特性测量一．实验目的1．掌握光纤的基本结构和传输特性。

2．了解光纤通信光源的类型及发光机理。

3．掌握光纤及LD 有关特性测量。

二．实验内容及要求1. 光纤损耗特性及连接技术测试。

2．LD 伏安特性测试。

3．LD 电光转换特性测试。

4．LD 调制特性测试。

三．实验原理光纤制造过程是比较复杂的过程，生产光纤的主要材料为石英（SiO 2），其制造流程如图1所示：图1 光纤光缆制造流程图光纤的制作过程一般可分为三个主要步骤：熔炼、拉丝、套塑。

光纤按制作材料不同可分为石英光纤，塑料光纤和氧化物光纤。

按工作波长分为短波光纤（0.85um ），长波长光纤（1.31um ，1.55um ）和超长波长光纤（2um 以上）。

按传输模式分为单模光纤和多模光纤。

光纤接续有固定连接和活动连接两种，固定连接一般用于光缆工程上；活动连接一般用于机与线或机与机之间的连接，是可以拆卸的。

光纤接续损耗主要受以下几个因素的影响，被焊接光纤折射率失配，纤蕊失配，端面的平整度和干净程度等。

光纤传输特性主要有损耗特性和频带特性，光纤损耗特性通常用dB/km 表示，引起光能量衰减的原因有吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。

要降低光纤衰减，可采用纯度极高的石英玻璃。

光纤频带特性通常用兆赫千米来表示，说明1Km 光纤所具有的带宽能力，光纤频带特性主要受传光时色散性的影响。

光纤的损耗是决定光纤通信系统传输距离的一个很重要的参数，光纤内的吸收、散射和弯曲、微弯以及护套等因素均可引起光纤传输中光功率的衰减，由于精确地计算光纤损耗极为困难，光纤的损耗通常用实验确定，因此，掌握测量光纤损耗的方法十分重要。

光纤中光信号的传输可用下式表示：L e I P L P 1)()(α-= （1）式中)(I P 是光纤输入功率，)(L P 是光纤长L 处的光功率，1α是功率损耗系数，单位是1/米。