实验五-光无源器件特性测试实验(精)

常用光纤器件特性测试实验

实验五光无源器件特性测试实验

一、实验目的

1、了解光无源器件, Y 型分路器以及波分复用器的工作原理及其结构

2、掌握它们的正确使用方法

3、掌握它们主要特性参数的测试方法

二、实验内容

1、测量 Y 型分路器的插入损耗

2、测量 Y 型分路器的附加损耗

3、测量波分复用器的光串扰

三、预备知识

1、光无源器件的种类,有哪些?重点学习几个特性。

四、实验仪器

1、 ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱 1台

2、 FC 接口光功率计 1台

3、万用表 1台

4、 FC-FC 法兰盘 1个

5、 Y 型分路器 1个

6、波分复用器

2个

7、连接导线

20根

五、实验原理

光通信系统的构成, 除需要光源器件和光检测器件之外, 还需要一些不用电源的光通路元、部件,我们把它们统称为无源器件。它们是光纤传输系统的重要组成部分。

光无源器件包括光纤活动连接器 (平面对接 FC 型、直接接触 PC 型、矩形SC 型、光衰减器、光波分复用器、光波分去复用器、光方向耦合器(例如:Y 型分路器、星型耦合器、光隔离器、光开关、光调制器……

本实验重点介绍 Y 型分路器和光波分复用器,下一实验重点讲光纤活动连接器。

在应用这些无源器件时必须考虑无源器件的各项指标,如 Y 型分路器 (1分 2的光耦合器的插入损耗, 分光比, 波分复用器的光串扰等。下面对 Y 型分路器插入损耗及附加损耗及其分光比、波分复用器的光串扰分别进行测试。

Y 型分路器的技术指标一般有插入损耗(Insertion Loss 、附加损耗(Excess Loss 、分光比和方向性、均匀性等, 在实验中主要测试 Y 型分路器的插入损耗, 附加损耗及分光比。

就 Y 型分路器而言, 插入损耗定义为指定输出端口的光功率相对全部输入光功率的减少值。插入损耗计算公式为 5-1式。

lg(10. IN outi P P Li I -=

(5-1

其中, I.Li 为第 i 个输出端口的插入损耗, P outi 是第 i 个输出端口测到的光功率值, P IN

是输入端的光功率值。

Y 型分路器的附加损耗定义为所有输出端口的光功率总和相对于全部输入光功率的减小值。附加损耗计算公式为 9-2式。

IN

OUT

P P

L E ∑-=lg

10.

(5-2

对于 Y 型分路器, 附加损耗是体现器件制造工艺质量的指标, 反映的是器件制作过程带来的固有损耗; 而插入损耗则表示的是各个输出端口的输出光功率状况, 不仅有固有损耗的因素, 更考虑了分光比的影响。因此不同类型的光纤耦合器, 插入损耗的差异, 并不能反映器件制作质量的优劣,这是与其他无源器件不同的地方。

分光比是光耦合器件所特有的技术术语,它定义为耦合器各输出端口的输出功率的比值,在具体应用中通常用相对输出总功率的百分比来表示。

%

100. ⨯=

∑

OUT

OUTi

P P R

C

(5-3

例如对于 Y 型分路器, 1:1或 50:50代表了输出端相同的分光比。即输出为均分的器件。在实际工程应用中, 往往需要各种不同分光比的器件, 可以通过控制制作方法来改变光耦合器件的分光比。

测试 Y 型分路器的插入损耗、附加损耗和分光比时,其测试实验框图如图 9-1所示。

测试方法为:先测试出光源输出的光功率 P 0,将 Y 型分路器接入其中组成图 9-1所示

图 5-1 Y型分路器性能测试实验框图

测试系统后,分别测出 Y 型分路器输出端的光功率 P 1和 P 2,代入 9-1, 9-2, 9-3式即可得到待测 Y 型分路器的性能指标。

波分复用器的光串扰(隔离度 ,为波分复用器输出端口的光进入非指定输出端口光能量的大小。其测试原理图如图 5-2所示。

图 5-2 波分复用器光串扰测试原理图

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 P 01、

P 02, 解复用后分别输出的光信号, 此时从 1310窗口输出 1310nm 的光功率为 P 11, 输出 1550nm 的光功率为 P 12;从 1550窗口输出 1550nm 的光功率为 P 22,输出1310nm 的光功率为 P 21。将各数字代入下列公式:

21

0112lg

10P P L = (5-4

12

0221lg

10P P L = (5-5

上式中 L 12 、 L 21即为相应的光串扰。

由于便携式光功率计不能滤除波长 1310nm 只测 1550nm 的光功率,同时也不能滤除 1550nm 只测 1310nm 的光功率。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 5-3(a 所示。测量 1550nm 的光串扰的方框图如 5-3(b 所示:

在这种方法中,光串扰计算公式为:

12112lg

10P P L = (5-6 21

221lg

10P P L = (5-7

上式中 L 12, L 21即是光波分复用器相应的光串扰。

六、注意事项

1、字迹工整 , 原理分析透彻

2、记录各实验数据,根据实验结果计算 Y 型分路器插入损耗和附加损耗。

3、根据实验结果,计算获得波分复用器光串扰。

4、分析实验结果,误差分析正确。

七、实验步骤

A、 Y 型分路器性能测试

λ2

无图 5-3(b 1310nm光串扰测试框图

图 5-3(a 1310nm光串扰测试框图

1、用 FC-FC 光跳线将 1310nm 光发端机与光功率计相连,组成简单光功率测试系统。

2、连接导线:PCM 编译码模块 T661与 CPLD 下载模块 983连接, T980与光发模块输入端 T101连接。

3、将拨码开关 BM1、 BM2和 BM3分别拨到数字、 1310nm 和 1310nm 。