当前位置：文档之家 › 第七章 光纤传输系统实验

第七章 光纤传输系统实验

  • 格式：doc
  • 大小：2.05 MB
  • 文档页数：44

光纤传输系统中光纤线路的实验（一）

—— 损耗和回损的测量

一、 实验目的

1、 掌握连接损耗和全回损耗测量的方法

2、 掌握接续损耗和回损测量的方法

二、实验原理

概念：光纤损耗是表征光纤传输性能的一个重要参数，光纤损耗直接决定了通信线路无中继的区间即有中继站间距离的长度，衡量光纤损耗的特性，通常都用单位长度上光纤损耗的dB数表示，其单位为dB/km。目前常用的光波长在m31.1处光损耗为0.5dB/km，而波长在m55.1处已达到0.2dB/km。

若用a表示光纤的衰耗系数，pp,0分别表示在某段距离上所测的光功率值，l表示某段距离长度，则它们之间的关系可用下式表示：

)/(log1100kmdBppla

测试法：

1、损耗和全回损测量

此测试模式如下图所示，可以测量○X标记和○*标记之间的距离，每公里损耗和全回损。

图-1

依据的原理：

计算全回损TRL的dB值公式为：

dttpwwbslbslptptpwdttpbslwpdttpwTRL00000)('lglg10lg10)()(',)('lg10)(lg102lg10口其中

其中，:)(tp光时域反射仪测量功率；

0:0tp的入射光脉冲峰功率；

:w入射光脉冲宽度；

:lg10bsl背向散射光电平；

0:)('dttp在入射端的背向散射光强度上，对测量波形的正交化和积分；

:bsl是由光纤、波长和脉冲宽度决定的。

2、接续损耗和回损测量原理

在测量接续损耗时，其波形如下图，下图L圆弧部分就是输入到光时域反射仪的波形在接续点处有一个突变的下降沿，其测量方法为画直线，1l和2l，接续点后的直线部分是直线2l的前向投影，从接续点向该2l的投影做垂线，则接续点和焦点的电平差，就是所求的接续损耗。

图-2

测量回损利用的原理

回损R可由下列方程求出：

)]110lg(10lg10[5/lbslr

2wvdsbslR

212221NNNks

eNcv

w：当前设置的脉冲宽度

:l表示和表示之间的电平差

:lg10bslbls背向散射光电平

:s背向散射损耗（mNP/）

RSLE31023026.0

:RSL瑞利散射损耗（dB/km）

v:光纤的群速率

:k光纤的有效常数

:1N光纤芯线的折射率

:2N光纤覆层的折射率

:Ne有纤的有效群折射率

:c光速

3、实验框图

OTDR

光纤连接器 被测光纤线路

三、实验步骤：

1、选择熔接后的光纤一条（选择带光纤连接器的光纤）

2、接入OTDR设备

3、分析OTDR测量所得的图

4、分别选择接续损耗和回损模式进行测量

5、记录接续损耗

四、实验仪器：

光时域反射仪

五、预习内容和思考

1、 预习有关瑞利散射的有关内容

2、 预习有关光纤折射率的有关问题

3、 预习光纤损耗相关知识

4、 思考如何用最小二乘法原理来测量光线接续损耗

六、实验内容

1、记录损耗和全回损的数值

2、记录接续损耗和回损的数值

七、实验报告

1、从光时域反射仪选取接续损耗波形，计算其损耗值，并和仪器读数进行比较

2、从光时域反射仪中选取一段波形计算它的会侧值，并和仪器读数进行比较。

光纤传输系统中光纤线路的实验（二）

——光纤长度测量

一、实验目的

1、掌握光纤线路长度的测量方法

2、学会用OTDR分析判断，光纤线路中的故障点

二、实验原理

在光传输系统中光纤线路的畅通，是保证光信号正常传输的关键，因此，在实际光纤线路的维护中，光纤线路的测量起着重要的作用。

OTDR的原理是光脉冲的瑞利散射，由于瑞利散射光具有和入射波长相同的波长，且功率和该点的入射光功率成正比，因此通过测试光纤返回的反向光功率就可以获得入射光沿光纤传输路径所受到的损耗特性，并且还可以通过分析返回光信号的时间来确定待测光纤中不完善点的位置以及待测光纤的总长度。

下图是一条典型的测试曲线：其中a点为光纤的输入端，是耦合设备和光纤输入端端面产生的菲涅尔反射信号，并且此处的光信号最强，b点有一突降，说明此处有一接头或存在其它的缺陷，从而所引起高损耗，c点突然有一个上升，说明此处有光纤的断裂面，引起菲涅尔反射，d点为光纤的终点，是由输出端引起反射。

L

图-3

（由上图可求出光纤衰减系数Lpp221，其中21p、p为e点和b点测得的光功率，L为这两点的长度。）

因此测量光纤的长度，就利用光纤中光信号的背向散射原理。光纤在光纤中传输的速度)/(smncv，其中，n为光纤的折射率，c为光在真空中的速度。将光信号从始端的某点再反向传回始端的时间T，变换成光信号在光纤传输中传输的距离，可表示为：

TncvTl

因为此距离为实际距离的2倍，故光纤的实际长度为

2Tncl

测量的原理框图：

三、实验步骤

1、将要测试的光纤段接入OTDR设备专用的槽中；

2、将信号送入光纤；

3、由OTDR发送，单模或多模光源；

4、分析OTDR测量所得的图；

5、记录数据。

四、实验仪器

光时域反射仪 OTDR

光纤连接器 被测光纤线路

五、预习要求和思考

1、预习有关背向散射及瑞利散射的有关知识；

2、思考在光纤传输工程中，如何检测光通路。

六、实验内容

1、分别选取48、96、144公里的光纤进行测量，记录所检测的数据；

2、估算未知光纤的长度。

七、实验报告

1、在实际使用中，若某光路出现故障，如何用OTDR进行分析，

写出过程及测试框图；

2、分析为何OTDR测试的范围要求比较大，当测试的光纤距离

较小时，为何出现盲区。

光纤传输系统中光纤线路的实验（三）

——光纤色散的测量

一、实验目的

1、掌握测量光纤中色散的方法

2、会用OTDR分析仪记录光纤中的色散值

二、实验原理

1、色散的定义：数字信号在光纤中传输时是由不同的频率成分或不同的模式成分携带的，而这些不同的频率成分由不同的传输速度，当他们在光纤中传输一段距离后将互相散开，于是光脉冲被展宽，而被称为色散。

2、色散的影响：在光信号的传输中，由于受到色散的影响，

信号的脉冲发生展宽，从而导致了码间干扰的产生，从而限制光传输的速度和频带宽度。

3、色散测试原理：

A．多模光纤的色散测试

设光纤的输入/输出脉冲波形近似为高斯分布如下图

(A) (B)

(A)为输入脉冲，幅度A1，则A1/2所对应的宽度为1是这个脉冲的宽度。

(B)为输出脉冲，幅度为A2 ，则A2/2所对应的宽度为1是这个脉冲的宽度。

经证明经光纤传输的脉冲展宽2221则色散带宽为

441.0B

B.单模光纤的色散测试

在单模光纤中没有模间色散，只有色度色散（频率色散），色散和光源普密度密切相关，光源普宽越宽，色散越小，宽带越大，通常用色散系数表示色散Ｄ的大小即

kmnmpsddD/)(

Ｄ为单位长度上单位波长间隔内的光波在光纤上产生的时延差，此时光纤带宽和色散系数的关系为

DB441.0

C．测试框图 1 Pin

A1

A1/2

t

2 Pout

A2

A2/2

t

三、实验步骤：

1、用尾纤将OTDR和光纤线路相连如上图：

2、改OTDR的工作模式，同时将其转换成色散模式测量

3、选用近似公式 （SMF DSF 或ANY）和参考波长

4、记录数据的大小

四、实验仪器

OTDR分析仪

五、思考和预习要求

1、预习有关色散的概念。

2、思考影响光纤色散的因素。

六、实验内容：

1、分别选用1.31um、1.55um波长的光进行测试，记录在光纤中的色散。

七、实验报告

1、分别选用1.31um1.420um1.55um1.650um波长的光进行测量由OTDR分析仪绘出图表

2、根据上图色散曲线图。

光纤传输系统中光纤线路实验（四）

——单盘光纤及线路接入损耗测试

一、实验目的

1、了解光纤的基本参数对其传输特性的影响

2、掌握单盘光纤及线路接入损耗的测试方法

二、实验原理 OTDR

光纤连接器 被测光纤线路

在光纤传输系统中，线路的好坏将决定传输质量的高低，因此对于光纤线路的测量是确保传输的关键。在单盘光纤中，为了施工护维护的方便，一般都规定有A、B端。分别将光缆的AB端剖开进行损耗、长度、色三等各项数据测试。 其测试原理如下图：

在光纤传输系统中，线路的衰耗是一个重要的参数，在本实验中我将对实验室的光纤线路进行测量，来检测线路的衰耗。首先我们将光纤配线柜（ODF）中的各条线路进行串联，连成一条整线路。在用OTDR来对线路进行测量，观察OTDR所测得的曲线，记录数值大小。其实验原理图如下：

三、实验仪器

OTDR、单盘裸纤（１０００米）

四、实验步骤：

１、将单盘裸纤的一头和尾纤进行熔接于OTDR。

２、将单盘裸纤的另一头和单盘光纤熔接

３、观察OTDR波形，记录数值

４、将尾纤一端接入光纤配线柜（ODF）中的G652光纤

５、将尾纤的另一端接入OTDR

６、观察OTDR的曲线并记录数值

７、重复过程4-6，测试ODF中的G655光纤。

五、预习要求 OTDR

裸纤盘 单盘光纤 熔接点熔接点OTDR 光纤配线柜 光缆盘

测试G655光纤 测试G652光纤

合集下载

光纤通信

光纤通信

1 第一章 概述

1 用光导纤维进行通信最早在哪一年由谁提出? 1966年由英籍华人高锟提出。

2 光纤通信有哪些优点?频带宽、传输容量大；损耗小、中继距离长；重量轻、体积小；

抗电磁干扰性能好；泄漏小、保密性好；节约金属材料，有利于资源合理使用。

3 光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。

点对点光纤通信系统通常由光发射机、光纤、光中继器和光接收机四部分组成，如下图所示：

光探测器光中继器或光放大器解调器光接收机光纤光纤调制器光发射机光源信息复用器信息解复用器

光发射机的作用是把电信号转变为光信号注入光纤传输，它通常由复用器、调制器和光源组成。

复用器的作用是把多路信息信号复用为时分复用（TDM）信号或频分复用（FDM）信号。

调制器的作用是用复用信号直接调制（IM）激光器（LD）的光强，或通过外调制器调制

LD 的相位。

光源是把电信号转换为光信号，以便在光纤中传输。

光接收机的作用是把经光纤传输后的微弱光信号转变为电信号，对其放大并解调出原基带信号。

光中继器的作用是对经光纤传输衰减后的信号进行放大。光中继器有光-电-光中继器和全光中继器。如需对业务进行分出和插入，可使用光-电-光中继器；如只要求对光信号进行放大，则可以使用光放大器。

光纤是光信号传输的介质。

4 简述通信网络的分层结构。P12

5 简述通信网络的发展过程。P8

第二章 光纤和光缆

1 用光线光学方法简述多模光纤导光原理。

当入射角超过临界角时，没有透射光，只有反射光，这就是多模光纤波导传输光的原理。

2 作为信息传输波导，实用光纤有哪两种基本类型？多模光纤和单模光纤

3 什么叫多模光纤？什么叫单模光纤？如果光纤只支持一个传导模式，则称该光纤为单模光纤。相反，支持多个传导模式的光纤称为多模光纤。

4 光纤传输电磁波的条件有哪2个？光纤传输电磁波的条件除满足光线在纤芯和包层界面上的全反射条件外，还需满足传输过程中的相干加强条件。

实验十四图像光纤传输系统实验

实验十四图像光纤传输系统实验

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。

实验四点对点数字光纤传输实验

实验四点对点数字光纤传输实验

实验四 点对点数字光纤传输实验

一． 实验目的

1．了解点对点光纤传输网的的结构和工作原理。

2．熟悉光纤收发器的使用方法。

二． 实验原理

点对点光纤传输网利用光纤将相对位置较近（小于10km）的用户连接起来，每一个用户都能提供随机的发送/接收数据功能的网络。

本实验系统结构如图4.1所示：

计算机1 TX

RX RJ-45 计算机2

RJ-45 TX

RX

AC/DC电源1 AC/DC电源2 交叉网线 交叉网线 光缆 TER850光纤收发器1 TER850光纤收发器2

图4.1 点对点光纤传输网结构

仪器介绍：

1．TER850光纤收发器

TER850光纤收发器的外观如图4.2所示。

TER850光纤收发器的工作原理：将从RJ45插座接收到的电信号转换为光信号，再将光信号通过光输出口（TX）发送到光纤中传输。将从光输入口（RX）接收到的光信号转换为电信号，再将电信号通过RJ45插座发送到电缆中传输。

主要特点包括：

1）RJ45插座：通过双绞线外接其他网络设备（如计算机）。

DC电源插座：外接DC+5V，1.5A电源。

SC光纤连接头：其中有一个光输出口（TX）和一个光输入口（RX）。通过光纤活动连接器发送或接收光信号。

2）三个LED指示灯：

Power指示灯：接通DC+5V，1.5A电源时，该指示灯亮。

TX Link/Rx指示灯，有两种状态：

亮：表示RJ45端口正常连接到网络。 闪烁：表示正从RJ45端口接收数据。

FX Link/Rx指示灯，有两种状态：

亮：表示SC光纤连接头正常连接到网络。

闪烁：表示正从SC光纤连接头接收数据。

2）100Mbps数据传输率

3）自动检测半双工/全双工模式。

4）全双工模式下支持2KM以上的远程传输。

5） 标准RJ45插座和连接头及引脚定义。

图4.2 TER850光纤收发器的外观

标准RJ45插座和连接头的外形如图4.3所示。

图4.3 标准RJ45插座和连接头的外形

光纤信号传输实验报告

光纤信号传输实验报告

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。