光纤传输系统实验报告

光纤特性及传输实验

【实验目的】

1、 了解光纤通信的原理及基本特性。

2、 测量激光二极管的伏安特性，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。

【实验仪器】

光纤特性及传输实验仪，示波器

【实验原理】

1、 光纤

2、激光二极管（FP-LD）

光通信的光源为半导体激光器（LD）或发光二极管（LED），本实验采用半导体激光器。

半导体激光二极管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。当注入电流增加时，输出光功率也随之增加，在达到thI之前半导体激光器输出荧光，到达thI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4.1-1。

()()dPIePhvehvI

PI就是图4.1-1激射时的斜率，h是普朗克常数（6.625*10-34 焦耳秒），为辐射跃迁情况下，释放出的光子的频率。

3、光电二极管

光通信接收端由光电二极管完成光电转换与信号解调。

4、光源的调制

对光源的调制可以采用内调制或外调制。内调制用信号直接控制光源的电流，使光源的发光强度随外加信号变化，内调制易于实现，一般用于中低速传输系统。外调制时光源输出功率恒定，利用光通过介质时的电光效应，声光效应或磁光效应实现信号对光强的调制，一般用于高速传输系统。本实验采用内调制。

5、副载波调频调制

对副载波的调制可采用调幅，调频等不同方法。调频具有抗干扰能力强，信号失真小的

纤芯，直径5～50μm

包层，直径约125μm

防护层，直径约250μm

图1 光纤的基本结构 优点，本实验采用调频法。

图10是副载波调制传输框图。

基带信号 调频 副载波 光 光纤传输 光 副载波 解调 基带信号

光纤通信系统传输及性能测试实验

实验十四 图像光纤传输系统实验

一、实验目的

1、学习模拟视频信号光纤传输系统组成

2、熟悉图象信号在光纤系统中的传输过程

二、实验内容

1、模拟视频信号进行LED调制光纤传输

2、模拟视频信号进行LD调制光纤传输

三、预备知识

1、熟悉图像信号的相关知识

四、实验仪器

1、ZY12OFCom13BG3光纤通信原理实验箱 1台

2、20MHz双踪模拟示波器 1台

3、万用表 1台

4、小摄像头（电视信号发生器） 1个

5、小电视机（视频监视器） 1台

6、视频信号线 2根

7、FC/PC-FC/PC单模光跳线 1根

8、850nm光发端机和光收端机（可选） 1套

9、ST/PC-ST/PC多模光跳线 （可选） 1根

10、连接导线 20根

五、实验原理

在实现全数字化的综合业务数字网（ISDN）这一未来通信网的总目标中，数字光纤通信技术将发挥重要作用。然而从当前的经济和技术条件上来看，在短时期内建成全数字化的ISDN却不是一件容易的事。在积极地实验和建立宽带综合业务数字网的同时，现有的模拟通信网仍在运行并将继续在国民经济中发挥作用。

在光纤专用通信的应用中，短程线广播电视信号传输是较早采用光纤传输的领域之一。由于光纤本身是绝缘材料，因此光缆短程线传输不像同轴电缆那样容易受到地电位差的影响，从而避免了所谓传输中的滚道干扰现象。近年来，为了提高广播电视传输质量，在电视中心至微波站或电视发射塔之间、微波站与地面卫星站之间的短程线视频传输常用模拟光纤系统来代替电缆系统。

以发光二极管为光源的基带电视信号光纤传输系统具有设备简单、价格便宜的特点。传输质量可以满足不同指标的要求，适于较短距离的电视传输，在广播电视与工业电视传输中有着广泛地应用。这种设备以发光二极管为光源，是因为LED的入纤光功率虽不如激光器的高，但它是非相干光源。

实验十一 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、实验内容

1、各种模拟信号LED模拟调制：三角波，正弦波，语音信号（外输入语音信号）

2、各种模拟信号LD模拟调制：三角波，正弦波，语音信号（外输入语音信号） 三、预备知识

1、列出你所知道的所有模拟信号的种类 四、实验仪器

1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱 1台

2、20MHz双踪模拟示波器 1台

3、万用表 1台

4、FC/PC-FC/PC单模光跳线 1根

5、850nm光发端机和光收端机（可选） 1套

6、ST/PC-ST/PC多模光跳线（可选） 1根

7、音频线（可选） 1根

8、外输入语音信号源（可选收音机，单放机，PC机等） 1套

9、连接导线 20根 五、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呈线性，所以可以直接调制。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。

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，可以减

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，可以直接利用电流放大电路进行调制，实验箱模拟信号调制电路如图11-3所示。

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，采用图11-3调制电路，会产生非线性失

真。 本实验通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

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， 2 2 ，代入上式，则?c?arcsin?? n2 n1 ，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。一种是电磁理论，或称模式理论；另一种是几何光学理论，或称为射线理论。