光纤通信原理与技术实验指导书

光纤通信原理与技术实验指导书实验一模拟（音频）信号的调制、传输和解调

实验目的和要求

1、光纤端面的处理和夹持；

2、了解模拟信号的光纤调制方法；

3、学会已调信号的解调技术；

4、观看已调波和调制波的波形；

5、光纤折射率的时刻法求解。

实验装置和仪器：

GX1000光纤实验仪；半导体激光器；激光功率计；光纤刀；光学实验导轨；光纤调整架；光纤；示波器；音频信号发生器（或收音机）。

实验原理：

激光器的输出特性（I—P）特性

激光器的光输出特性(P—J特性)是表示注入电流与激光器输出功率之间的关系曲线。如图1所示。当注入电流增加时．由于自发辐射量增加，输出功率也会增加，但增加得较慢。当光辐射量超过PN结中的吸取损耗，增益超过损耗时，激光器就开始振荡，因此光输出功率随注入电流的增加而急剧增加。

图1

光的调制

将调制信号加在激光器上，操纵激光器的电流，则激光器的输出功率随调制信号而改变。如图2所示。

光通信系统

图3是典型的光纤通信系统。电信号加在激光器的偏置电路上，操纵激光器的注如

电流，从而使激光器的输出光功率随外加信号变化，达到对输出光进行调制．经调制的光由光纤（光纤通信）或空间（空间光通信）传输到光电探测器，探测器将光信号转变为电信号，后续电路检波解调复原所加的电信号。

图2

图3 图4

实验内容及步骤：

（一）光纤端面的处理

1、用光纤剥皮钳剥去光纤两端的涂覆层，长度约10mm。如图5

在5mm出用光纤刀刻划一下。用力不要太大，以不使光纤断裂为限。

在刻划处轻轻弯曲纤芯，使之断裂。处理过的光纤端面不应再被触摸，以免损坏和污染。

将光纤的一端小心放入光纤夹中，伸出长约10mm，用簧片压住，放入三维光纤架中，用锁紧螺钉锁住。

将光纤的另一端放入光纤座上的刻槽中，伸出约10mm ,用磁吸压住。

光纤的耦合

将实验仪置于直流挡。

调整激光的工作电流，使激光不太明亮，用一张白纸在激光器前后移动，确定激光焦点的位置。

通过移动三维光纤调整架和调整Z轴旋钮，使光纤端面尽量靠近焦点。

将激光器工作电流调到最大，通过认真调整三维光纤调整架上的X轴、Y轴、Z轴旋钮和激光器调整架上的水平、垂直旋钮，使激光照亮光纤端面并耦合进光纤。观测光纤输出光强的变化，反复调整各旋钮，直到光纤输出功率达最大为止。记下最大功率值Pf。测量5次，取平均值。

将实验仪的功能档置于音频调制档。

将示波器的CH1 和CH2通道分不与“输出波形”和“输入波形”相连。

将示波器“扫描频率”置于10μS/Div 档，示波器显示应为近似的稳固矩形波。

从“音频”端加入音频模拟信号，这时可观看到示波器上的矩形波形的前后沿闪动。

打开实验仪后面板上的“喇叭”开关，应可听到音频信号源中的声音信号。

可分不观看实验仪发射板“调制”前后的波形和接收板“解调”前后的波形。记录波形的形状和幅值。观看、了解音频模拟信号的调制、传输、解调过程的情形。（注意：“喇叭”开关平常应处于“关”状态，以免产生不必要的噪声。）

将光探头接在实验仪接收板的“输入”端，光纤输出光对准光探头，示波器的CH1 依次与接收板上的解调前后的“波形”端相连，观看波形情形。改变激光器的输出功率P0，记录对应的示波器的CH1 上的解调前“波形”幅值V前和解调后“波形”幅值V后，如下表。

加上音频，打开＂喇叭＂开关，调整激光器的电流，同时，认真听解调后的声音变化，体会传输光强的大小对传输信号的阻碍，即信噪比的阻碍．

去掉光纤，让激光器的直截了当照在光探头上，示波器的CH1 依次与接收板上的解调前后的“波形”端相连，观看波形情形。改变激光器的输出功率P0，记录对应的示波器的CH1 上的解调前“波形”幅值V前和解调后“波形”幅值V后，

重复18的步骤，比较光通过空间和光纤后音频的变化．

注在以上操作中，注意不要使探测器饱和。

摸索题：

分析各端波形情形。

传输光的强度对音频信号有何阻碍？

光纤传输和空间传输时接收的波形有何变化？ ３．比较光纤通信和空间通信的特点．

实验二 光通信中的光交叉连接（OXC ）模拟实验 一、实验目的与要求

学习OXC 的原理，了解事实上现方法和光网络节点OXC 在光纤通信中的作用和意义。

学习OXC 的原理，了解事实上现方法和光网络节点OXC 在光纤通信中的作用和意义。

明白得电寻址液晶空间光调制器（SLM ）的原理、光学特性和操作。 设计利用空间光调制器、柱面镜等器件实现OXC 的方法和光路。 二 实验差不多原理与功能 1．OXC 定义

WDM 光网络要求光节点具备交换功能，来自不同光纤通道的信号或同一光纤的不同波长通道的信号按照实际情形需要直通或交换通道进行传输，这一功能叫做光的交叉连接（Optic Cross Connection 简称OXC ）。O XC 的要紧功能是完成光通道的交叉连接，同时还具备本地的上下路功能。

2．OXC 节点的交叉连接原理

图1、2分不表示了空间和波长交换的OXC 的原理。在图1中，用户通道1、3的信号需要在用户通道3’、1’中传输，而通道2 的信号需要直通。在

用户信号通道1用户信号通道2

用户信号通道3用户信号通道1'用户信号通道2'

用户信号通道3'OXC

图 1

图2中，

2’中进行传输，用户通道2的信号需要在

用户信号通道1

用户信号通道2

用户信号通道1’用户信号通道2’OXC

图2