光纤通信实验报告(DOC)

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P00 ,即得光发射机消光比。 P 11
0.2008 0.4511 76 .77 0.6113 49 .81 1.170 2. 550 2.601 2. 2. 005 3.058
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光功率计读数 P。 调节功率输出 W4,将测得的参数填入下表: P(uW) u(V) I(A) 312 0.62 503.23 262 0.55 476.36 145.3 0.40 363.25 101.1 0.36 280.8 46.70 0.28 166.79 5.59 0.22 25.4 1.1916 0.15 7.944
实验步骤:1、关闭系统电源,按如下说明进行连线: (1)用连接线将 2 号模块 TH7(DoutD)连至 25 号光收发模块的 TH2(数字输入) , 并把 2 号模块的拨码开关 S4 设置为“ON” ,使输入信号为全 1 电平。 (2) 用光纤跳线连接 25 号光收发模块的光发输出端和光收接入端, 并将光收发模块的 功能选择开关 S1 打到“光功率计” 。 (3)用同轴电缆线将 25 号光收发模块 P4(光探测器输出)连至 23 号模块 P1(光探 测器输入) 。 2、将 25 号光收发模块开关 J1 拨为“10” ,即无 APC 控制状态。开关 S3 拨为“数字” , 即数字光发送。 3、将 25 号光收发模块的电位器 W4 和 W2 顺时针旋至底,即设置光发射机的输出光功 率为最大状态; 4、开电,设置主控模块菜单,选择主菜单【光纤通信】→【光源的 P-I 特性测试】功 能。 5、用万用表测量 R7 两端的电压(测量方法:先将万用表打到直流电压档,然后将红 表笔接 TP3,黑表笔接 TP2) 。读出万用表读数 U,代入公式 I=U/R7,其中 R7=33Ω, 读出
《光纤通信》实验报告
实验室名称: 学 院 实验名称 信息科学与工 程学院 专业、班级 实验日期: 通信工程 1303 班 姓 名 指 导 教 师 2015 年 10 月 27 日 陈甜 王玮
光源的 P-I 特性、光发射机消光比测试
教师评语
教师签名: 年 月 日
实验目地 : 1、了解半导体激光器 LD 的 P-I 特性、光发射机消光比。
6、将 25 号光收发模块的电位器 W4 顺时针旋至底;设置主控模块菜单,选择【光功率 计】功能。 7、将 2 号模块的拨码开关 S4 设置为“ON” ,使输入信号为全 1 电平。测得此时光发端 机输出的光功率为 P11。 8、将 2 号模块的拨码开关 S4 设置为“OFF” ,使输入信号为全 0 电平。测得此时光发 端机输出的光功率为 P00。 9、代入公式 EXT 10 lg
2、23 号模块(光功率计) 3、FC/PC 型光纤跳线、连接线 4、干万用表
各一块 一块 若干 一个
实验原理: 数字光发射机的指标包括:半导体光源的 P-I 特性曲线测试、消光比(EXT)测 试和平均光功率的测试。 1、半导体光源的 P-I 特性
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P(mW)
I th
I(mA)
LD 半导体激光器 P-I 曲线示意图 半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点, 微小的电流变化会导致光功率输 出变化,是光纤通信中最重要的一种光源,激光二极管可以看作为一种光学振荡器,要形成 光的振荡,就必须要有光放大机制,也即启动介质处于粒子数反转分布,而且产生的增益足 以抵消所有的损耗。 半导体激光器的输出光功率与驱动电流的关系如上图所示, 该特性有一 个转折点,相应的驱动电流称为门限电流(或称阈值电流) ,用 Ith 表示。在门限电流以下, 激光器工作于自发辐射,输出(荧光)光功率很小,通常小于 100pW;在门限电流以上, 激光器工作于受激辐射,输出激光功率随电流迅速上升,基本上成直线关系。激光器的电流 与电压的关系类似于正向二极管的特性。该实验就是对该线性关系进行测量,以验证 P-I 的线性关系。 P-I 特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时,应选阈值电流 Ith 尽可能小,没有 扭折点, P-I 曲线的斜率适当的半导体激光器:Ith 小,对应 P 值就小,这样的激光器工作电 流小,工作稳定性高,消光比大;没有扭折点,不易产生光信号失真;斜率太小,则要求驱 动信号太大,给驱动电路带来麻烦;斜率太大,则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环 路调整困难。 2、光发射机消光比 消光比定义为: EXT 10 lg
2、掌握光源 P-I 特性曲线、光发射机消光比的测试方法。
3、学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理。 4、增强动手操作能力,增强对课本内容的理解。
实验内容:1、根据实验数据,绘制光源 P-I 特性曲线;
2、分析光源 P-I 特性及光发射机消光比。
实验器材:1、主控&信号源模块、2 号、25 号模块
由图可知,当输入信号为“0”时,光源的输出光功率为 P00,它将由直流偏置电流 Ib 来确定。无信号时光源输出的光功率对接收机来说是一种噪声,将降低光接收机的灵敏度。 所以从接收机角度考虑,希望消光比越小越好。但是,应该指出,当 Ib 减小时,光源的输 出功率将降低,光源的谱线宽度增加,同时,还会对光源的其它特性产生不良影响,因此, 必须全面考虑 Ib 的影响,一般取 Ib = (0.7~0.9)Ith(Ith 为激光器的阈值电流) 。在此范围内, 能比较好地处理消光比与其它指标之间的矛盾。考虑各种因素的影响,一般要求发送机的 消光比不超过-1dB。在光源为 LED 的条件下,一般不考虑消光比,因为它不加直流偏置电 流 Ib ,电信号直接加到 LED 上,无输入信号时的输出功率为零。因此,只有以 LD 作光源 的光发射机才要求测试消光比。
P00 。 P 11
式中 P00 是光发射机输入全“0”时输出的平均光功率即无输入信号时的输出光功率。 P11 是光发射机输入全“1”时输出的平均光功率。从激光器的注入电流(I)和输出功率(P) 的关系,即 P-I 特性可以清楚地看出消光比的物理概念,如下图所示。
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ΔP
ADP
PIN
EXT 消光比对灵敏度的影响