光通信综合实验教材

第二部分模拟图像信号光通信实验一、实验目的1.了解图象信号光纤系统的通信原理。

2.了解完整的图象信号光纤通信系统的基本结构。

二、实验内容1.一路图像信号的单光纤传输。

2.两路图像信号的全双工双光纤传输。

三、实验仪器示波器，GT-RC-II型光纤通信实验系统，图像信号源（如：摄像头，VCD机，DVD机等），视频监视器（如：电视机等）。

四、基本原理电视信号的扫描同步如图：图9.5 电视图像信号的扫描同步全电视信号由视频信号、消隐信号、同步信号三种波形迭加而成。

为使接收的图象稳定，必须保证接收电视信号具有良好的行、场同步信号，如图9.6。

图9.6 全电视图像信号的结构本实验用模拟光发送模块、光接收模块进行图像传输，通过视频信号源（如摄像头，VCD 机，DVD 机等）提供视频信号源，通过视频监视器（如：电视机等）来监视传输结果。

其实验框图如下：模拟信号输入端口光发送器件模拟信号输出端口光接收器件光纤视频信号源TX视频监视器RX图9.7 视频传输方式一（单路视频信号）模拟信号输入端口光发送器件模拟信号输出端口光接收器件光纤模拟信号输入端口光发送器件模拟信号输出端口光接收器件1550nm光端机部分1310nm光端机部分视频信号源TX 视频监视器RX 视频信号源TX 视频监视器RX 一 一二二图9.8 视频传输方式二（双路视频信号）五、 实验步骤（以下实验步骤以1310nm 光端机部分讲解，即实验箱左边的模块。

1550nm 光端机部分与其相同）1.了解经光纤传输前的原始画面：关闭系统电源，用视频专用线连接摄象头的视频输出信号（黄色插头，作为视频信号源）到小电视机（置于视频监视器档）的视频输入端。

依次接通摄象头和视频监视器的电源，观察图像显示情况。

2.检测模拟传输通道1)关闭系统电源，把光跳线分别连接到1310的TX和RX端。

2)将模拟信号源模块的正弦波或三角波、方波连接到光发送模块的模拟信号输入端口（P203）。

3)把开关S200拨到模拟传输端，短接跳线J200。

4)打开系统电源，用示波器在光接受模块的模拟信号输出端口观察输出信号。

5)通过电位器R257（调节直流分量电平）及R242（增益调节）得到最佳传输的模拟信号。

3.单路视频信号的光纤传输：1)关闭系统电源，保持第二步的光路连接不变，用视频连接线连接视频信号源（摄象头）的视频输出信号（黄色插头）到光发的模拟信号输入端口P203，用视频连接线连接光收的模拟信号输出端口P200到视频监视器（小电视机）的视频输入端。

2)打开实验箱电源，调节光发部分的电位器R258（模拟输入，控制调幅度）及R277（LD偏流）、光收部分的电位器R257（钳位）及R242（增益），观察视频监视器图像直至显示效果最佳。

4.观察全电视信号：1)将示波器的同步源选为TV-H，有利于电视行频的稳定显示。

用双踪探头同时观察光发的模拟信号输入端口P203和光收的模拟信号输出端口P200（注意几个不同类型的插口若共用同一标号，则它们的芯线是完全连通的），对比传输前后波形各方面的异同；2)试通过调节电位器R258和R277、R257和R242，改变传输之后（P200）点处的视频信号总幅度的大小、同步头幅度在总幅度中所占的比例，观察记录监视器上图象画面的变化。

3)接通小摄像头电路，用不透明物体挡住镜头，观察P203 P200点的波形，并记录P203点的波形。

5．记录行同步、场同步信号周期/频率：1)将示波器的同步源选为TV-H，有利于电视行频的稳定显示。

仔细测量传输前（ P203 处）行同步信号周期并计算出行扫描频率。

注意：示波器的时间轴应在10-25μs档。

2)将示波器的同步源选为TV-V，有利于电视场频的稳定显示，再测量场同步信号的周期并计算出场扫描频率。

注意：示波器的时间轴应在5-10ms档。

6．实验数据记录及分析：1)接通小摄像头电路，用不透明物体挡住镜头，观察P203 P200点的波形，并记录P203点的波形。

2)3)正常工作时的同步头幅度 V ，正常工作时的视频信号总幅度 V。

六、思考题P200点处，当视频信号总幅度的大小偏离正常数值，或同步头幅度在总幅度中所占的比例出现异常时，图象画面分别会出现怎样的变化？为什么？实验十光通信WDM原理及模、数双向混合传输光通信实验第一部分光波分复用器的光串扰参数测量一、实验目的1.了解光波分复用器的工作原理及其结构。

2.掌握光波分复用器的正确使用方法。

3.掌握它主要特性参数的测试方法。

二、实验内容1.学习波分复用器的结构及原理。

2.测量波分复用器的光串扰。

三、实验仪器1.RC-GT-II光纤通信原理实验箱2.光功率计3.FC/PC波分复用器两只4.FC/PC光纤跳线四根四、基本原理1．波分复用器的光串扰：波分复用器的光串扰即为其隔离度，其测试原理、框图如图所示：图10.1 波分复用器光串扰的测量原理图上图中波长为1310nm、1550nm的光信号经波分复用器复用以后输出的光功率分别为P1、P2，解复用后分别输出的光信号，此时从1310窗口输出13lOnm的光功率为P11，输出1550nm的光功率为P12；从1550窗口输出1550nm的光功率为P21，输出1310nm的光功率为P22。

将各数字代入下列公式：式10.1 式10.2上式中L12、L21即为相应的光串扰。

由于便携式光功率计不能只测1550nm的光功率而完全滤除波长13lOnm光波，同样也不能只测1310nm 的光功率而完全滤除1550nm 光波。

所以改用下面的方法进行光串扰的测量。

测量1310nm 的光串扰的方框图如10.2(a) 虚线所示： 测量1550nm 的光串扰的方框图如10.2(b) 虚线所示：图10.2 波分复用器光串扰的测量框图上式中L12，L21即是光波分复用器相应的光串扰。

实验实际测量中，由于光纤接口损耗较大，会产生较大误差，因此，舍去前一个波分复用器，P1（P2）为1310nm （1550nm ）输出窗口的光功率。

2.波分复用器的插入损耗：插入损耗是波分复用器的主要性能，指当一个光纤传输系统接入光合波分波器后,系统要产生附加的功率损耗,这个附加的功率损耗称为插入损耗。

在实验实际测量中：测量1310nm 的插入损耗的方框图如10.3(a) 虚线所示： 测量1550nm 的插入损耗的方框图如10.3(b) 虚线所示:上式中L11，L22即是光波分复用器相应的插入损耗。

式10.3式10.4 式10--5式10-6图10.3 波分复用器插入损耗的测量框图五、实验步骤（以下实验步骤以1310nm光端机的计算机接口一部分讲解，即实验箱左边的模块，以下为测量1310端口的光串扰。

1550nm光端机部分与其相同）注意※：由于光纤连接损耗过大，因此实验实际采取了简易测量法，省略了波分复用器1。

1．连接导线：关闭系统电源，将FY-OUT与1310nm光发送模块的数字信号输入端口P202连接，(固定速率数字信号源模块)的输出端D1、D2、D3、分别对应接到“固定速率时分复用复接端”接口D_IN1、D_IN2、D_IN3。

2．测量P1：用光纤直接连接1310nm输出窗口，测量光功率P1。

3．波分复用器的连接：将一个波分复用器“IN”端与步骤2中光纤相连，光纤另一端接在1310nm 输出窗口上。

4．将光功率计选择波分复用器1310nm档，测出P11。

5．将P1、P11代入式10.3中算出波分复用器的光串扰。

6．自选设计实验测量波分复用器的插入损耗。

7．关闭系统电源开关。

拆除导线以及光学器件。

将各实验仪器摆放整齐。

六、实验数据处理与分析1.记录各实验数据，根据实验结果算出波分复用器的光串扰。

2.第二部分 波分复用原理及应用实验一、 实验目的1. 了解光纤接入网波分复用原理。

2. 掌握波分复用技术及实现方法。

二、 实验内容1. 了解波分复用原理2. 掌握波分复用在光纤通信中的应用三、 实验仪器1. RC-GT-II 光纤通信原理实验箱2. 双踪模拟示波器3. FC-FC 波分复用器两个4. FC-FC 法兰盘一个四、基本原理WDM 技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率(或波长)不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输；在接收端，再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。

由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立的(不考虑光纤非线性时)，从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。

波分复用系统原理图如图10.4所示。

光源A1光源A2光源An····分波器合波器检波A1检波A2检波An····信道1信道2信道n信道1信道2信道n图10.4 WDM 原理图完整的WDM 系统由以下两类部分组成：一类是WDM 分波前后所须的元件，如EDFA 、Mux ／DeMux (合波／分波器)便属此类；一类是WDM 的应用，如OADM(Optical Add ／Drop Multiplexer ，光分插复用器)、OXC(Optical Cross Connects ，光交叉连接器)。

EDFA 是WDM 系统中最重要的元件之一，不需经光电转换便可放大光能量。

在EDFA 的制造上是以常规石英系光纤为母材掺进铒离子，由于铒离子的掺入，提供了一个1550nm 的能带，使得原本的讯号和高功率泵激激光(pumping laser ，波长980nm 或1480nm ，功率10—1500mW)得以提高光讯号的强度，而不需将光讯号转成电讯号后才得以放大。

Mux／DeMux是WDM系统使用中不可或缺的两种元件。

也就是我们常说的波分复用、解复用器。

DWDM使光导纤维网络能同时传送数个波长的讯号，而Mux则是负责将数个波长汇集至一起的元件；DeMux则是负责将汇集至一起的波长分开的元件。

OADM是WDM系统中一个重要的应用元件，其作用是在一个光导纤维传送网络中塞入／取出(Add-Drop)多个波长信道；置OADM于网络的结点处，以控制不同波长信道的光讯号传至适当的位置。

OXC设置于网络上重要的汇接点，汇集各方不同波长的输入，再将各讯号以适当的波长输送至合适的光导纤维中。

它可提供光导纤维切换(Fiber switching，连接不同光导纤维，波长不转换)、波长切换 (Wave length switching，连接不同光导纤维，波长经转换)、及波长转换(Wave length conversion，输出至同一光导纤维，波长经转换)三种切换功能。