音频信号光纤通信物理实验报告(有数据)
音频信号光纤传输实验
物理实验教案十二实验名称:音频信号光纤传输实验教学时数:3学时教学目的及要求:1、了解光纤通信的基本工作原理。
2、熟悉光纤传输系统中电光／光电转换器件的基本性能。
3、测试音频信号在光纤通信实验系统中的传输质量。
教学内容提要:1、光导纤维（1）光纤的结构光导纤维是用石英、玻璃或特制塑料等介质拉成的柔软而极细纤维，光能在其内部沿着轴线传播,简称光纤。
（2）光纤的类型光纤折射率沿径向分布有两种类型：阶跃型：由n1到n2有明显的边界，光全反射的传播路径是折线。
渐变型：从纤芯到包层芯折射率逐渐变小，光全反射的传播路径是光滑曲线，并产生自聚焦现象。
（3）光纤通信的优点光纤通信的主要优点：容量大、传输距离远、，抗电磁干扰能力强、保密性好、抗腐蚀、抗辐射、质量轻、体积小。
2、光纤通信系统基本组成和工作原理(1)光纤传输系统的基本组成光纤传输系统由“光信号发送端”、光信号的传输介质“光纤”和“光信号接收端”三部分组成。
（2）传输系统的技术参数本实验光纤传输系统：光源采用发光二极管，波长为0.84μm；传输介质采用多模石英光纤，低损耗窗口为0.84μm、1.3μm、1.55μm；硅光电二极管的峰值响应波段为0.8-0.9μm；因此，各个部分器件能够完全匹配。
(3)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3、实验内容（1）测定光纤传输系统的静态电光／光电传输特性（2）测定光纤传输系统的幅频特性，测定系统的低频截止频率ƒL和高频截止频率ƒh。
（3）测定发光二极管偏置电流与无截止失真最大调制幅度的关系（4）观察各种波形在光纤中的传输（5）音频信号的传输实验教学重点与难点:教学重点是掌握光纤通信的基本工作原理;教学难点是确定传输系统的低频截止频率ƒL和高频截止频率ƒh。
思考题问题讨论:如何确定半导体材料的导电类型？实验报告的要求:实验原理部分要求，做光纤传输系统基本组成的方框图，并简述原理。
实验内容一、二、三项必做。
音频信号光纤传输实验报告
实验报告：音频信号光纤传输（本报告仅供参考，每个同学应根据指导老师讲解和实际实验过程自行撰写）实验目的：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11θθ=' 2211sin n sin n θθ= 若n1>n2，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 θθ>时，就发生光的全反射现象。
由于在临界状态下，22πθ=，代入上式，则⎪⎪⎭⎫⎝⎛=12c n n arcsin θ ，称为全反射临界角。
大学物理实验探究性报告(论文)音频信号光纤传输试验
北京邮电大学音频信号光纤传输试验（北京邮电大学，北京市，100876）摘要：随着光纤通信技术的发展，一个以微电子技术、激光技术、计算机技术和现代通信技术为基础的超高速宽带信息网正在改变人们的生活。
光纤通信以其诸多优点将成为现代通信的主流，未来信息社会的一项基础技术和主要手段。
本文旨在使读者了解光纤通信的基本工作原理，熟悉半导体电光-光电元件的基本性能和主要特性的测试方法。
关键词：光纤通信;光电二极管SPD;信号放大中图分类号：[TN913.7]文献标识码：AOptical fiber transmission of audio signal(Beijing University of Post&Telecommunication, Beijing, 100876, China)Abstract：With the development of optical fiber communication technology, a microelectronic technology, laser technology, computer technology and modern communication technology-based ultra-high-speed broadband information network is changing people's lives. Optical fiber communication with its many advantages will become the mainstream of modern communication, the future of the information society and the main means of an underlying technology. This article aims to enable readers to understand the basic working principle of optical fiber communication, familiar with semiconductor electro-optic - Optoelectronics basic properties and main characteristics of the test methods.Keywords: Optical Fiber Communication; Photodiode; Signal amplification光导纤维是近40年发展起来的一项新兴技术，是现代光信息技术的重要组成部分。
音频信号光纤传输技术实验报告 大学物理实验
8-1 音频信号光纤传输技术实验预习要求通过预习应理解以下几个问题：1．音频信号光纤传输系统由那几个部分组成、主要器件（LED、SPD和光纤）的工作原理；2．LED调制、驱动电路工作原理3．LED偏置电流和调制信号的幅度应如何选择、；4．测量SPD光电流的I-V变换电路的工作原理。
实验目的1．熟悉半导体电光/光电器件基本性能及主要特性的测试方法；2．了解音频信号光纤传输系统的结构及各主要部件的选配原则；3．掌握半导体电光和光电器件在模拟信号光纤传输系统中的应用技术；4．学习音频信号光纤传输系统的调试技术。
实验原理一．系统的组成音频信号光纤传输系统的原理图如图8-1-1所示。
它主要包括由LED（光源）及其调制、驱动电路组成的光信号发送器、传输光纤和由光—电转换、I—V变换及功放电路组成的光信号接收器三个部分。
光源器件LED的发光中心波长必须在传输光纤呈现低损耗的0.85μｍ、1.3μｍ或1.5μｍ附近。
本实验采用中心波长0.85μｍ的GaAs半导体发光二极管作光源、峰值响应波长为0.8～0.9μｍ的硅光二极管SPD作光电检测元件。
为了避免或减少谐波失真，要求整个传输系统的频带宽度能够覆盖被传信号的频谱范围。
对于音频信号，其频谱在20Hz～20KHz 的范围内。
光导纤维对光信号具有很宽的频带，故在音频范围内，整个系统的频带宽度主要决定于发送端调制放大电路和接收端功放电路的频率特性。
图8-1-1 音频信号光纤传输系统原理图二、光纤的结构及传光原理衡量光纤信道性能好坏有两个重要指标：一是看它传输信息的距离有多远，二是看它单位时间内携带信息的容量有多大。
前者决定于光纤的损耗特性，后者决定于光纤的频率特性。
目前光纤的损耗容易做到每公里零点几dB水平。
光纤的损耗与工作波长有关，所以在工作波长的选用上，应尽量选用低损耗的工作波长。
光纤通讯最早是用短波长0.85μｍ，近来发展到能用1.3～1.55μｍ范围的波长，在这一波长范围内光纤不仅损耗低，而且“色散”也小。
音频信号光纤传输技术实验报告
光纤广泛应用于各种工业控制、分布式数据采集等场合，特别适合电力系统自动化、交通控制等部门。
在光纤端面上，当光线入射角小于一定值?a时，折射光线在纤芯和包层界面上的入射角Ф才会大于临界角Фm，光线才能在光纤内多次全反射而传递到另一端。在光纤端面上，入射角θ′>θa的那些光线，折射后在界面上的入射角小于临界角Фm，光线将射出界面，如图40-2中光线2。这个入射角θa称为光学纤维的孔径角，它的数值由光学纤维的数值孔径决定。光纤的数值孔径N定义为
如图2所示，在立体角2θmax范围内入射到光纤端面的光线1在光纤内部界面产生全反射而得以传输，在2θmax范围外入射到光纤端面的光线2则在光纤内部界面不产生全反射而是透射到包层而马上被衰减掉。多模光纤具有较大的数值孔径，单模光纤的数值孔径相对较小，所以一般单模光纤需用LED半导体激光器作为其光源。
（2）光纤的损耗：
多模折射率阶跃型光纤由于各模传输的群速度不同而产生模间色散，传输的带宽受到限制。多模折射率渐变型光纤由于其折射率特殊分布使各模传输的群速度一样而增加信号传输的带宽。单模光纤是只传输单种光模式的光纤，单模光纤可传输信号带宽最高，目前长距离光通讯大都采用单模光纤。
光纤是玻璃细丝，性脆、易断，为提高其抗拉强度，保护表面和使用方便，在包层表面又涂履一层硅酮树脂一类的材料，称涂履层。
通过本实验的学习，在了解光导纤维的基本结构和光在其中传播规律的基础上，要建立起光导纤维的数值孔径、光纤色散、光纤损耗、集光本领等基本概念。
音频信号光纤通信物理实验报告(有数据)
4、光信号接收端
光信号的接收主要是利用硅光电二极管(SPD)把传输光纤出射端输出的光信号的光功率转变为与之成正比的光电流I0，然后经I / V转换电路再把光电流转换成电压V0输出。
2、本实验中光传输系统哪几个环节引起光信号的衰减？
答：光发射机、光接续点、光放大器、光分路器以及光接收机，也就是说在光传输的各个节点处都有可能引起光衰。
请在两周内完成，交教师批阅
附件：（实验曲线请附在本页）
3.然后观察两曲线。完成课后题。
实验数据记录（注意：单位、有效数字、列表）
1．光信号发送端-LED的电光转换特性的测定
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
0
2.9
4.7
7.1
9.8
12.7
15.5
18.3
21.1
45.0
50.0
55.0
60.0
65.0
70.0
75.0
784
768
请认真填写
数据处理、误差分析和实验结论
1、LED-传输光纤组件电光特性的测定：依LED偏置电流与光功率实验曲线，线性响应的偏置电流区间为（27.5，46.4）mA，取此区间中值I＝39.0mA为最佳偏置电流。
2、光纤传输系统频响的测定：由光纤系统幅频特性曲线得到，
低频截止频率f=26.2Hz
80.0
85.0
音频信号光纤传输实验
音频信号光纤传输实验光纤在通讯领域、传感技术及其他信号传输技术中显示了愈来愈广泛的用途，也显示了其愈来愈重要的地位。
随之而来的电光转换和光电转换技术、耦合技术、光传输技术等，都是光纤传输技术及器件构成的重要成分。
对于不同频率的信号传输和传输的频带宽度，上述各种技术有很大的差异，构成的器件也具有不同的特性。
通过实验了解这些特性及其对信息传输的影响，有助于在科研与工程中恰当地使用这一信号传输技术。
一、实验目的1.熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法。
2.了解音频信号光纤传输的结构及选配各主要部件的原则。
二、实验仪器FD-OFT-A型音频信号光纤传输实验仪实验主机（包括音频信号发生器、光功率计、LED放射器、SPD接收器等）、多模光纤（装于骨架上），半导体收音机，示波器组成，如图1所示。
图1 音频信号光纤传输实验仪器装置三、实验原理1. 音频信号光纤传输系统的原理图2给出了一个音频信号直接光强调制光纤传输系统的结构原理图整个传输系统由“光信号发送器”、“光信号接受器”和“传输光纤”三部分组成。
其原理主要是：先将待传输的音频信号作为源信号供给“光信号发送器”，从而产生相应的光信号，然后将此光信号经光纤传输后送入“光信号接受器”，最终解调出原来的音频信号。
为了保证系统的传输损耗低，发光器件LED的发光中心波长必须在传输光纤的低损耗窗口之内，使得材料色散较小。
低损耗的波长在850nm，1300nm或1600nm 附近。
本仪器LED发光中心波长为850nm，光信号接受器的光电检测器峰值响应波长也与此接近。
图2 音频信号光纤传输实验系统原理图为了避免或减少波形失真，要求整个传输系统的频带宽度能覆盖被传输信号的频率范围。
由于光纤对光信号具有很宽的频带，故在音频范围内，整个系统频带宽度主要决定于发射端的调制信号放大电路和接收端的功放电路的幅频特性。
2. 半导体发光二极管LED 的结构和工作原理光纤通讯系统中对光源器件在发光波长、电光功率、工作寿命、光谱宽度和调制性能等许多方面均有特殊要求，所以不是随便哪种光源器件都能胜任光纤通讯的任务，目前在以上各方面都能较好满足要求的光源器件主要有半导体发光二极管（light emitting diode ，缩写LED ）和半导体激光器（Laser Diode ，缩写LD ）。
音频信号光纤实验报告
音频信号光纤实验报告音频信号光纤实验报告引言：音频信号光纤实验是一项重要的实验，它是研究音频信号传输和光纤通信原理的基础。
本文将介绍音频信号光纤实验的目的、实验原理、实验步骤、实验结果以及实验总结。
一、实验目的音频信号光纤实验的目的是通过实验，了解音频信号的特点以及光纤通信的原理。
通过实验，掌握如何使用光纤传输音频信号，并能够分析光纤传输中的损耗和失真情况。
二、实验原理音频信号是一种连续变化的电信号，它的频率范围通常在20Hz到20kHz之间。
光纤通信是一种利用光信号传输信息的技术，其原理是利用光的全反射特性，将光信号沿光纤传输。
在音频信号光纤实验中，我们需要将音频信号转换为光信号，并通过光纤传输到接收端。
具体的原理是，将音频信号输入到光电转换器中，光电转换器将音频信号转换为光信号，然后通过光纤传输到接收端。
接收端的光电转换器将光信号转换为音频信号。
三、实验步骤1. 准备实验所需材料和设备，包括音频信号源、光纤、光电转换器等。
2. 将音频信号源与光电转换器连接，确保连接正确。
3. 将光纤连接到光电转换器的输出端，并确保光纤连接牢固。
4. 将另一端的光纤连接到接收端的光电转换器的输入端。
5. 打开音频信号源和接收端的光电转换器，调节音频信号源的音量，观察接收端是否能够正常接收到音频信号。
6. 测量音频信号在光纤传输过程中的损耗情况，记录下相关数据。
四、实验结果通过实验，我们观察到音频信号能够成功通过光纤传输到接收端，并且能够正常播放。
在测量过程中，我们发现音频信号在光纤传输过程中会产生一定的损耗，损耗的大小与光纤的质量和长度有关。
我们还发现，如果光纤连接不牢固或者光纤质量较差，会导致音频信号的失真。
因此，在实际应用中，需要注意光纤的连接质量和选择合适的光纤。
五、实验总结通过音频信号光纤实验，我们深入了解了音频信号的特点以及光纤通信的原理。
我们掌握了如何使用光纤传输音频信号，并且能够分析光纤传输中的损耗和失真情况。
光纤实验大物实验报告
一、实验目的1. 理解光纤的基本原理和结构，掌握光纤的传输特性。
2. 学习光纤的耦合技术，了解光纤器件的传输效率。
3. 掌握光纤光谱仪的使用方法，通过实验验证光纤的传输特性。
二、实验原理光纤是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。
光纤具有损耗低、频带宽、耐高温、绝缘性好、抗电磁干扰、光学特性好等优点，因此在现代通信、医疗、传感等领域得到广泛应用。
光纤的传输模式分为单模和多模两种。
单模光纤的芯径很小，只允许一种模式的光传播，适用于长距离通信；多模光纤的芯径较大，允许多种模式的光传播，适用于短距离通信。
光纤器件主要包括光源、光纤、光耦合器、光开关等。
其中，光源是光纤通信系统的核心部件，其性能直接影响系统的传输质量。
光纤光谱仪是一种用于测量光波谱的仪器，可以用于分析光纤的传输特性。
三、实验仪器与设备1. 光纤耦合器2. 光纤器件传输效率测试仪3. 光纤光谱仪4. 信号发生器5. 双踪示波器四、实验内容1. 光纤耦合及光纤器件传输效率测试实验（1）将光源、光纤和光纤耦合器连接起来，形成光纤传输系统。
（2）使用光纤器件传输效率测试仪测量光纤器件的传输效率。
（3）记录实验数据，分析光纤器件的传输特性。
2. 音频信号光纤传输实验（1）搭建音频信号光纤传输系统，包括信号发生器、光纤、光纤耦合器、光纤光谱仪等。
（2）将音频信号输入到系统中，观察光纤传输后的信号质量。
（3）分析实验结果，验证音频信号光纤传输系统的性能。
3. 光纤光谱仪实验（1）将光纤光谱仪与光源连接，设置实验参数。
（2）测量光纤的传输光谱，分析光纤的传输特性。
（3）比较不同光纤的传输特性，了解光纤的选型原则。
五、实验结果与分析1. 光纤耦合及光纤器件传输效率测试实验实验结果显示，光纤器件的传输效率较高，达到90%以上。
这说明光纤耦合技术较为成熟，可以满足实际应用需求。
2. 音频信号光纤传输实验实验结果显示，音频信号光纤传输系统具有良好的传输质量，失真度较低。
音频信号光纤传输实验研究性报告
音频信号光纤传输实验研究性报告摘要：光导纤维技术是近40年发展起来的一项新兴技术，是现代信息技术的重要组成部分，其最主要的应用是光纤通信。
光纤通信是目前通信技术中最有发展前途的通信方式之一，它以光载波载送信息，光纤作为传输介质传动关在信息，具有通信容量大，传输质量高，频带宽，保密性好，抗电磁干扰性强等优点。
声音是一种低频信号，低频信号的传播受周围环境影响较大，传播范围有限，使用光纤传输音频信号可方便地解决失真，速度限制等问题，故得到越来越广泛的应用。
本实验目的在于了解光纤通信的基本工作原理，了解音频信号光纤传输系统的结构，熟悉半导体电光-光电器件的基本性能并掌握其主要特性的测试方法，学会音频信号光纤传输调试技能。
关键词：光纤通信；半导体发光二极管（LED）；调制放大电路；硅光电二极管（SPD）中图分类号：文献标识码：AExperimental study of the audio signal optical fiber transmissionexperimentSunXiaoqing（BeiJing University of Posts and Telecommunications BeiJing 100876,China）Abstract: Optical fiber engineering is a new technology developed in recent 40 years. As an important part of modern information technology, it is the most important application of fiber communication. Optical fiber communication is one of the most promising way of communication in communication technology, it takes light carrier to carry information, optical fiber as transmission medium transmission in information, has a large capacity of communication, high quality of transmission ,wide frequency band, good secrecy and strong resistance to electromagnetic interference. Sound is a kind of low frequency signal, which will be greatly influenced by the surrounding so that its transmission range is limited. The use of optical fiber transmission of audio signals can easily solve problems of distortion, speed limited and so on, thus has been accepted more and more widely. The purpose of this experiment is to understand the basic working principle of optical fiber communication, understand the structure of the audio signal optical fiber transmission system, be familiar with the basic properties of the semiconductor lighting-photoelectric device and master the main testing methods and characteristic of institute of audio signal optical fiber transmission debugging skills.Keywords: optical fiber communications; semiconductor light-emitting diode(LED); modulation amplifier circuit; silicon photodiode引言：声音为一种低频信号，以前进行音频信号传输时，通信技术中多使用一个高频信号作为载波，利用被传播音频信号对载波信号进行调频，当信号到达传输地时需进行解调，滤除高频载波。
28音频信号光纤传输技术实验
·224· 实验28 音频信号光纤传输技术最早提出纤维光电子学概念的人是英国物理学家约翰·丁达尔（John Tyndall ）。
丁达尔在1870年发现光可以随着水流进入一个容器中，然而，直到第二次世界大战前这—发现未得到应用。
1966年英国标准通信实验室的高琨（C ．Kao ）提出，只要将玻璃中的杂质提纯使其传输损耗降低到20dB ／km 以下，玻璃纤维可以作为光信息的传输介质。
从那时开始，光学传输技术得到迅速发展，并成为一门重要的新技术。
各种新型光纤、光连接器光发射器件以及相应的电子学器件相继问世，到1980年，在世界范围内就建立起了实用且经济可行的光纤通信系统。
现在光纤通信已成为全球电信和数据通信网的支柱。
光纤是光学纤维的简称，是一种能传输光波的介质波导。
光纤由纤芯和包层组成，其基本结构如图4-28-l 所示，芯和包层是同轴圆柱体，包层有一定厚度。
芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，为了限制光只在光纤芯区传输，必须满足21n n >的条件。
为了保护光纤，通常还将光纤制成单芯或多芯的光缆，用保护套包裹光纤。
在光缆中还要加入抗张力的钢丝或强力塑料芯，以提高其抗张力强度。
图4-28-1 光纤基本结构光纤通信是光纤应用的一个重要领域。
在通信网中采用光纤的优点是光纤具有极大的传输信息的能力。
因为通信容量与载波的工作频率有关，光波频率可达1014Hz ，比通常无线电通信用的微波频率高104~105倍，所以其通信容量比微波要高104~105倍。
另外，光纤还可以使通信双方完全电隔离，这可以使通信设备的雷电保护接地网的设计和安装十分简单。
图4-28-2是一个光纤通信系统示意图。
在发射端直接把信号调制到光波上，将电信号变换为光信号，然后将已调制的光波送入光缆中传输，在接收端将光信号还原成电信号。
整个过程与一般无线电通信过程十分相似。
在光纤与发射机、光纤与接受机之间装有耦合器，当传输距离较长时，还需用连接器把两根光纤连接起来。
物理实验报告音频信号光纤传输技术实验
物理实验报告音频信号光纤传输技术实验实验目的：1.了解音频信号光纤传输的原理和技术；2.掌握音频信号光纤传输的实验方法和步骤；3.研究光纤传输对音频信号的传输质量的影响。
实验器材：1.音源：使用一个音频扬声器；2.音频接口设备：使用一个音频接口设备将音频信号输入到计算机中；3.计算机：用于控制音频接口设备，产生和录制音频信号；4.光纤：选择一段长度较长的光纤；5.光纤传输设备：包括光纤发送器和光纤接收器；6.示波器：用于测量和观察音频信号。
实验原理：1.音频信号光纤传输是利用光纤的优异特性将音频信号通过光的折射传输到远处。
2.音频信号光纤传输系统主要包括光纤发送器和光纤接收器两个主要部分。
光纤发送器将音频信号转化为光信号，并通过光纤传输到光纤接收器，光纤接收器将光信号转换为音频信号。
实验步骤：1.将音源连接到音频接口设备上，通过计算机调节音频信号的频率和振幅。
2.连接光纤发送器和光纤接收器，确保光纤的连接端面干净，并避免光纤的弯曲和拉扯。
3.将音频接口设备的输出接口连接到光纤发送器的输入端，将光纤接收器的输出接口连接到音频接口设备的输入端。
4.打开音频接口设备和光纤传输设备，启动计算机。
5.调节音频信号的频率和振幅，观察光纤发送器的光信号是否正常发出，光纤接收器是否能正确接收到光信号并将之转换为音频信号。
6.使用示波器测量音频信号的频率和幅度，与原始音频信号进行比较，分析光纤传输对音频信号的传输质量的影响。
实验结果：通过实验观察和测量，得到了以下结果：1.音频信号经过光纤传输后，频率和幅度会有一定的损耗；2.光纤传输会引入一定的噪声，使音频信号的质量下降；3.光纤传输的距离会影响音频信号的传输质量，随着距离的增加，信号的损耗和噪声会增加。
实验结论：音频信号光纤传输技术是一种非常有效的传输技术，通过光纤传输可以将音频信号远距离传输，但需要注意传输距离对信号质量的影响。
同时，光纤传输还需要保证光纤连接的质量，避免光纤连接端面的污染和光纤的弯曲拉扯。
音频信号光纤通信原理
音频信号光纤通信原理【实验目的】1．熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及其主要特性的测试方法2．了解音频信号光纤传输系统的结构及主要部件选配原则3．学习分析音频信号集成运放电路的基本方法4．训练音频信号光纤传输系统的调试技术【实验原理】系统结构图如下所示：1．半导体发光二极管LEDLED是一种双异质结构的半导体二极管，简称DH。
当给DH结构加正偏压时，使N层向有源层p注入导电电子，这些电子由于受到p-P异质阻挡而不能进入P层，只能被限制在有源层和空穴复合。
复合时，不少电子释放出的能量满足：12gh E E Eh为普朗克常数；ν为光波频率；E1为有源层内导电电子能量；E2为导电电子和空穴复合后处于价键束缚状态的能量；E g与DH结构中各层材料及组分选取等原因有关。
制作LED时，只要材料选取和组分控制适当，就能使LED发光中心波长与传输光纤低损耗波长一致。
光纤通信系统中使用LED的光功率是尾纤输出。
出纤光功率与LED驱动电流的关系称为LED的电光特性。
为避免和减少非线性失真，使用时应给LED加一个适当的偏置电流I（电光特性曲线线性部分中点对应的电流值）。
而调制信号的峰值位于电光特性的直线范围内。
对于非线性失真要求不高的情况下，max /2I I，maxI为LED所允许的最大偏置电流，这样可使其获得无截止畸变幅度最大的调制，有利于信号的远距离传输。
2．光纤利用全反射原理使光在光纤中成“之”字形传播。
3． 半导体光电二极管SPD光电二极管在反偏电压下工作。
当无光照时，PN 结只有很小的反向漏电流，称为暗电流。
当有光子能量大于PN 结半导体材料的带隙宽度E g 的光波照射到光电二极管的管芯时，将产生光生载流子。
这些载流子在空间电荷区高速运动从而形成光电流。
其方向从PN 结的P 区流出经外电路进入N 区，其强度在无偏压和短路的情况下和光功率成正比。
因此在光电二极管的PN 结中，增加空间电荷区的宽度对提高光电转换电流有密切关系。
音频信号的光纤传输实验报告.doc
1.实验的历史地位:
光纤自20世纪60年代问世以来，其在远距离信息传输方面的应用得到了突飞猛进的发展，以光纤作为信息传输介质的“光纤通信”技术，是世界新技术革命的重要标志，也是未来信息社会各种信息网的主要传输工具。随着光纤通信技术的发展,一个以微电子技术,激光技术,计算机技术呵现代通信技术为基础的超高速宽带信息网将使远程教育.远程医疗.电子商务.智能居住小区越来越普及.光纤通信以其诸多优点将成为现代通信的主流,未来信息社会的一项基础技术和主要手段.
2.实验目的
了解音频信号光纤传输系统的结构
熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法
了解音频信号光纤传输系统的调试技能
3.待解决的几个主要问题:
声音是一种低频信号，你可能有这样的经历，当你说话的声音较低时，只有你旁边的人可以听见你的声音，要让声音传的远些你必须大声喊。这说明了低频信号的传播受周围环境的影响很大，传播的范围有限。为了解决上述的问题，在通信技术中一般是使用一个高频信号作为载波利用被传输的信号（如音频信号）对载波进行调制。当信号到达传输地点时需要对信号进行解调，也就是将高频载波滤掉，最终得到被传输的音频信号。随着通信容量的增加和信息传递速度的加快，上述传播过程的缺陷也暴露了出来，主要为以下几点：
在传播过程中，为了避免或减小波形失真，要求载波的频率宽度能覆盖被传信号的频率范围。由于光导纤维对光信号具有很宽的频带，完全可以将频谱在300—3400 范围的音频信号覆盖。整个系统的频带宽度（即可传信号的频率宽度）主要决定于发送端调制放大电路和接收端功放电路的幅频特性。
光信号发送器：
光信号发送器由信号放大电路，和LED的驱动电路组成。放大后的信号进入右侧的信号发送系统。LED的正常工作需要有一定的正向偏压，一般是在1.2-1.4V之间，光功率与LED驱动电流的关系称为电光特性。由NPN三极管构成的LED的驱动电路，就是给LED提供正常工作所需的正向偏压。本实验仪LED最大允许工作电流为50mA，把偏置电流选为LED最大允许工作电流的一半，可使LED获得无截止畸变幅度最大的调制，有利于信号的远距离传送。
音频信号光纤实验报告
一、实验目的1. 熟悉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. 掌握光纤传输系统中电光/光电转换器件的基本性能。
3. 学习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。
4. 了解光纤通信技术的基本原理和实际应用。
二、实验原理光纤通信技术是利用光波在光纤中传输信息的一种通信方式。
它具有传输速度快、通信容量大、抗干扰能力强等优点。
本实验主要研究音频信号在光纤中的传输过程，包括光源、光纤、光电检测器等部件的工作原理。
1. 光源：本实验采用中心波长为0.85μm的GaAs半导体发光二极管（LED）作为光源。
LED具有高效率、低功耗、体积小等优点，是光纤通信系统中常用的光源。
2. 光纤：本实验使用单模光纤，其芯径为5μm，外径为125μm。
单模光纤具有传输损耗低、频带宽、抗干扰能力强等特点。
3. 光电检测器：本实验采用峰值响应波长为0.8～0.9μm的硅光电二极管（SPD）作为光电检测器。
SPD具有响应速度快、灵敏度高等优点。
三、实验仪器1. LED驱动电源2. 信号发生器3. 双踪示波器4. 单模光纤5. 光电检测器6. 光纤连接器7. 信号放大器四、实验步骤1. 搭建实验系统：将LED驱动电源、信号发生器、单模光纤、光电检测器、光纤连接器等设备连接成音频信号光纤传输系统。
2. 测试系统性能：使用信号发生器产生音频信号，通过示波器观察LED输出光信号和SPD输出电信号的变化。
调整LED偏置电流和SPD光电流，使信号传输质量达到最佳。
3. 分析实验结果：根据实验数据，分析LED输出光信号的幅度、频率、相位等参数，以及SPD输出电信号的幅度、频率、相位等参数。
五、实验结果与分析1. LED输出光信号：实验结果显示，LED输出光信号的幅度随着偏置电流的增加而增加，但超过一定值后，幅度增加缓慢。
这表明LED具有非线性特性。
同时，实验发现，LED输出光信号的频率与输入音频信号的频率基本一致，说明LED具有良好的频率响应。
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物理实验报告
物理实验室制
请认真填写
系统的频响特性：当在某一频率下输出信号的强度是最大输出强度的0.707时，该频率称为截止频率。
频率在低频截止频率与高频截止频率之间的信号在系统中能得到较好的传输。
低频截止频率与高频截止频率之间频段称为光纤传输系统频响的带宽。
4、光信号接收端
光信号的接收主要是利用硅光电二极管 (SPD)把传输光纤出射端输出的光信号的光功率转变为与之成正比的光电流I0 ，然后经I / V 转换电路再把光电流转换成电压V0输出。
请认真填写
请在两周完成，交教师批阅
附件：（实验曲线请附在本页）。