实验四 光发送系统单元实验

光纤通信原理实验教程（第二版）唐修连编著江苏盛泰信通科技发展有限公司光纤通信原理实验教程（第二版）唐修连编著江苏盛泰信通科技发展有限公司前言为了配合有关《光纤通信系统原理》等课程的教学和实验需要，我们研制开发的光纤通信系统原理综合实验箱。

共收入了8个实验，如果实验室配备有光纤通信常用的仪表，还可在此基础上开设更复杂的实验7个。

与该书配套的光纤通信系统原理综合实验箱，置于一个便携式的实验箱内，该系统的突出优点有：1、该实验箱采用模块化设计，波形测试点多，调节点多，有利于学生动手操作实验。

2、系统采用硬件和软件、分列元件和集成器件相结合，有利于对原理的理解。

3、该实验箱还可根据实验者自己的设计来控制，组合各模块完成不同的实验项目。

本实验教程由同完成，由于水平有限，书中缺漏难免，欢迎使用者批评指正。

编著者2000.11目录第一章光纤通信实验系统总体介绍 (1)第二章光纤通信基础实验 (10)实验一、光纤通信实验系统信号发生器单元实验 (10)实验二、中央处理器（CPU）单元实验 (15)实验三、码型变换（CMI）实验 (23)实验四、光发送系统实验 (29)实验五、光接收系统实验 (37)实验六、PCM话路光传输系统实验 (43)实验七、变速率数据光传输实验 (46)实验八、模拟和数字光纤系统综合实验 (51)第三章光纤通信加强实验 (57)实验九、数字光发送接口指标测试实验 (57)1、消光比EXT测试2、平均发送光功率实验十、数字光接收接口指标测试实验 (60)1、灵敏度测试2、动态范围测试实验十一、PCM话路特性测试实验 (62)实验十二、光纤传输特性测量实验 (63)1、光纤损耗的插入测试法2、多模光纤带宽的时域测试法实验十三、光纤无源器件特性测试实验 (65)1、光纤活动连接器2、Y型分路器3、星型耦合器实验十四、图像光纤传输系统实验........ (66)实验十五、波分复用（WDM）光纤通信系统实验 (67)第四章常用光纤通信仪表简介 (69)5.1 光功率计 (69)5.2 稳定光源 (70)5.3 光时域反射仪（OTDR） (74)5.4 误码测试仪 (75)5.5 光纤熔接机 (79)5.6 PCM终端测试仪 (81)第五章光纤通信实验原理电路 (83)第一章光纤通信实验系统总体介绍一、概述本实验系统根据光纤通信系统原理的主要知识点进行实验，结合电子技术和微处理器技术，针对光纤通信系统的典型应用可进行8项实验或示教，实验内容重点突出，内容丰富，有重点的培养实验者的动手能力。

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。

一、实验目的1. 熟悉光纤传输的基本原理和过程；2. 了解光纤传输系统的组成和主要器件；3. 掌握光纤传输实验的操作步骤和方法；4. 通过实验验证光纤传输的性能指标。

二、实验原理光纤传输是一种利用光纤作为传输媒介，将光信号从发送端传输到接收端的通信方式。

实验中，我们将使用LED作为光源，通过光纤传输光信号，然后利用硅光电二极管接收光信号，并转换为电信号，最终在示波器上观察到电信号的波形。

三、实验仪器与设备1. LED光源；2. 光纤；3. 硅光电二极管；4. 信号发生器；5. 示波器；6. 连接线。

四、实验步骤1. 将LED光源、光纤、硅光电二极管和信号发生器连接好；2. 设置信号发生器，输出一个频率为1kHz的正弦波信号；3. 将信号发生器的输出端连接到LED光源的输入端；4. 将LED光源输出端连接到光纤的一端；5. 将光纤的另一端连接到硅光电二极管的输入端；6. 将硅光电二极管的输出端连接到示波器的输入端；7. 打开实验设备，观察示波器上的波形，记录实验数据。

五、实验结果与分析1. 在实验过程中，观察到示波器上出现了与信号发生器输出信号一致的波形，说明光信号已经成功传输；2. 通过调整信号发生器的输出幅度和频率，可以观察到示波器上波形的变化，进一步验证了光纤传输的性能；3. 通过实验，了解了光纤传输系统的组成和主要器件，掌握了光纤传输实验的操作步骤和方法。

六、实验总结通过本次实验，我们成功实现了光信号的传输，了解了光纤传输的基本原理和过程。

在实验过程中，我们掌握了光纤传输实验的操作步骤和方法，为今后在实际工作中应用光纤传输技术打下了基础。

同时，本次实验也让我们认识到，在实际操作过程中，要严格按照实验步骤进行，以确保实验结果的准确性。

光纤实验报告班级姓名学号第一章：实验2 电光、光电转换传输实验'、实验目的1. 了解本实验系统的基本组成结构；2. 初步了解完整光通信的基本组成结构;3. 掌握光通信的通信原理。

.、实验仪器1. 光纤通信实验箱2.20M双踪示波器3. FC-FC单模尾纤1根4. 信号连接线 2 根三、基本原理本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。

电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。

实验系统（光通信）基本组成结构（光通信）如下图所示：图1.2.1实验系统基本组成结构在本实验系统中，电发射部分可以是M序列，可以是各种线路编码（CMI、5B6B 5B1P 等），也可以是语音编码信号或者视频信号等，光信道可以是1310nmLD单模光纤组成，可以是1550nmLD+单模光纤组成，也可以是850nmLED多模光纤（选配）组成。

需要说明的是本实验系统中提供的两种工作波长的数字光端机，都是一体化结构。

光端机包括光发射端机TX （集成了调制电路、自动功率控制电路、激光管、自动温度控制等），光接收端机RX （集成了光检测器、放大器、均衡和再生电路）。

其数字电信号的输入输出口，都由铜铆孔开放出来，可自行连接。

一体化数字光端机的结构示意图如下：图1.2.2 一体化数字光端机结构示意图四、实验步骤1. 关闭系统电源，将光跳线分别连接TX1310、RX1310两法兰接口（选择工作波长为1310nm 的光信道），注意收集好器件的防尘帽 。

2. 打开系统电源，液晶菜单选择“码型变换实验一 CMI 码PN'。

确认，即在 P101铆孔输出32KHZ 的15位m 序列。

3. 示波器测试P101铆孔波形，确认有相应的波形输出。

4. 用信号连接线连接 P101、P201两铆孔，示波器A 通道测试TX1310测试点，确认有 相应的波形输出，调节 W201即改变送入光发端机信号（TX1310）幅度，最大不超过 5V 。

电子信息工程学系实验报告课程名称：光纤通信实验项目名称：光发送系统实验 实验时间：班级：通信091 姓名：Jxairy 学号：910705131实 验 目 的:1)了解光源的发光特性； 2)掌握发端机所完成的电光变换原理。

实 验 环 境 与 仪 器:1)HD8614光纤通信实验箱 2) 双踪示波器 实 验 原 理:数字光发送系统由数字信号源、数字信号选择开关、数字接口电路、数字驱动电路和光发送模块 五部分组成，如下图：图03-01数字光纤发送机组成框图在光纤通信系统中，光发送模块是比较关键的电路模块之一，该模块性能的好坏， 与系统稳定工作有很大的关系。

光纤通信光发送系统原理框图如图03-02所示，现对电路组成原理及光器件特性进行分析。

图03-02光发送系统原理框图光源：产生光载波，并将经天调制的载波发送传输。

信号源：差生如正弦波、三角波、方波、阶梯波、脉冲波等模拟或数字信号；再通过信号选择开关选择所产生的波形。

驱动电路：通过控制光源的振荡参数，并将所需传输的电信号调制到光载波上。

图03-03光发送电路框图实验内容及过程:一、实验内容：（1）TP401：数字脉冲信号输入到光端机的测试点，测试方波信号、PN码数字信号。

（2）TP402：驱动半导体光源的数字信号，测试方波信号、PN码数字信号。

（3）TP406：数字光纤信号传输发端机的输出数字信号，波形幅度较小，一般为几十毫伏，测试方波信号、PN码数字信号。

（4）TP403、TP404：模拟信号输入到光发端机模拟接口电路的输出测试点，测试三角波。

（5）TP405：驱动半导体光源的模拟输出信号，波形同TP403。

二、实验过程：1.接好电源。

2.设置开关K401的1－2：模拟接口电路发射级输出信号；2－3：模拟接口电路集电级输出信号，常设状态为2－3状态。

K402的1－2：模拟接口电路发射级输出信号；2－3：模拟接口电路发射级输出接地，常设状态为2－3状态。

实验四模拟信号光纤传输系统实验一、实验目的1、了解发送光端机的发光管特性；2、掌握如何在光纤信道中高性能传输模拟信号；3、掌握发送光端机中传输模拟信号驱动电路的设计；4、了解光检测器的原理；5、光接收机的组成；二、预备知识1、光端机发光管特性；2、信道的非线性；3、光电转换特性；4、弱信号检测；三、实验仪器1、Z H5002(II)型“光纤发送模块”、“光纤接收模块”一套；2、20MHz示波器一台；3、低频信号源一台；4、光功率计一台；四、实验原理1、模拟光纤传输系统的主要技术指标：模拟光纤传输系统有两个关键性的质量指标：（1）信噪比S/N（2）信道线性度（非线性失真度）信噪比S/N与信道线性度分别表达噪声大小和线性好坏，这两个指标的数值依据传输的实际用途而定。

一般地说高质量的电视传输（例如演播室图象传输）要求信噪比S/N达到56dB，差分增益ΔG=0.3dB（差分增益是用于表示在不同输入信号电平上所引起增益的差值，即通道的线性度）。

对于数字载波传输系统（模拟信号传输），所需信噪比S/N和通道线性度一般比这要求低，可根据实际系统指标的分配决定。

2、模拟光纤传输系统的噪声来源噪声问题是模拟光纤系统最重要的问题之一，系统的任何组成部分包括有源部件和无源部件都可产生噪声，并叠加在传输信号之上。

在模拟传输系统中，主要由光发射机、传输光纤、光接收机和各类连接器所组成。

在光接收机中光检测器又由光检二极管和前置放大器组成。

模拟光纤传输链路中的噪声主要来源于以下几个方面：（1）光发射机中激光器光强的涨落,即相对强度噪声。

在模拟光纤系统中，激光器的直流偏置点是置于线性范围的中间，即在高于激光器阀值电流I th的某一电流I处。

相对强度噪声随着激光器的偏置不同而变化，在阀值附近，其达到最大，随着偏置增加，•即激光器输出功率增加，其会下降。

相对强度噪声和激光器的工作频率亦有关系，一般在低频时较小，而在高频时相对强度噪声则明显增加。

第1篇实验名称：光通信实验实验日期：2023年11月15日实验地点：光电实验室一、实验目的1. 理解光通信的基本原理和系统组成。

2. 掌握光通信系统中关键元件的功能和应用。

3. 通过实验，验证光通信系统的工作原理，并了解其实际应用。

4. 提高动手实践能力和分析问题、解决问题的能力。

二、实验原理光通信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。

光通信系统主要由光发射机、光纤传输线路和光接收机三部分组成。

本实验主要涉及以下原理和元件：1. 光发射机：将电信号转换为光信号，常用激光二极管（LD）作为光源。

2. 光纤传输线路：用于传输光信号，分为单模光纤和多模光纤。

3. 光接收机：将光信号转换为电信号，常用光电二极管（PD）作为光检测器。

三、实验内容与步骤1. 实验一：光发射机性能测试（1）测试激光二极管（LD）的输出光功率。

（2）测试激光二极管的调制特性，即输出光功率与输入电信号的关系。

2. 实验二：光纤传输线路性能测试（1）测试光纤的传输损耗。

（2）测试光纤的色散特性，即不同波长光信号的传输速度差异。

3. 实验三：光接收机性能测试（1）测试光电二极管（PD）的响应速度。

（2）测试光电二极管的灵敏度，即输出电信号与输入光信号的关系。

4. 实验四：光通信系统综合测试（1）搭建光通信系统，将光发射机、光纤传输线路和光接收机连接起来。

（2）测试整个光通信系统的性能，包括传输损耗、误码率等。

四、实验结果与分析1. 光发射机性能测试结果（1）激光二极管（LD）的输出光功率为1.5mW。

（2）激光二极管的调制特性曲线如图1所示，输出光功率随输入电信号的变化呈线性关系。

2. 光纤传输线路性能测试结果（1）单模光纤的传输损耗为0.2dB/km。

（2）单模光纤的色散特性曲线如图2所示，不同波长光信号的传输速度差异较小。

3. 光接收机性能测试结果（1）光电二极管（PD）的响应速度为10ns。

（2）光电二极管的灵敏度曲线如图3所示，输出电信号随输入光信号的变化呈线性关系。

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。

光纤传输技术实验实验报告实验目的：本实验旨在使学生了解光纤传输技术的原理，掌握光纤通信的基本操作和测试方法，并通过实验加深对光纤传输特性的理解。

实验原理：光纤传输技术是利用光波在光纤中传输信息的一种通信方式。

光纤由纤芯和包层组成，光波在纤芯中以全反射的方式传播，从而实现长距离、高带宽的信息传输。

实验设备：1. 光纤传输实验平台2. 光源（激光器）3. 光纤连接器4. 光纤衰减器5. 光功率计6. 光时域反射仪（OTDR）7. 光纤熔接机（可选）实验步骤：1. 连接光纤传输实验平台，确保所有设备连接正确。

2. 打开光源，调节至合适的输出功率。

3. 将光源与光纤连接器连接，确保连接牢固。

4. 通过光纤传输实验平台传输光信号，观察光信号的传输情况。

5. 使用光功率计测量输入端和输出端的光功率，记录数据。

6. 如有必要，使用光纤衰减器调整光信号的强度。

7. 使用OTDR测试光纤的损耗和长度。

8. 根据实验要求，进行光纤熔接实验（可选）。

实验结果：1. 光功率计测量结果显示，输入端和输出端的光功率分别为X dBm和Y dBm。

2. OTDR测试结果显示，光纤的损耗为Z dB/km，长度为A km。

3. 若进行了光纤熔接实验，熔接点的损耗为B dB。

实验分析：通过实验数据，可以分析光纤传输的损耗特性和传输效率。

输入端和输出端的光功率差值反映了光纤的衰减情况。

OTDR测试结果可以进一步验证光纤的损耗和长度，为光纤传输系统的设计与优化提供参考。

实验结论：本次实验成功地展示了光纤传输技术的基本操作和测试方法。

通过实验，我们了解到光纤传输具有低损耗、高带宽等优点，是现代通信系统中不可或缺的技术之一。

实验中测量的数据和分析结果为光纤传输系统的设计和优化提供了重要的参考。

实验心得：通过本次实验，我对光纤传输技术有了更深入的了解。

实验过程中，我学会了如何操作光纤传输实验平台，如何使用光功率计和OTDR等测试工具。

此外，通过实际操作，我更加明白了光纤传输技术在现代通信领域的重要性。