光电子技术实验_实验五实验报告

光电子技术实验报告

实验五光纤通信系统设计

一、实验目的

1.掌握光纤传输系统的组成和性能测试方法。

2.了解线路编解码（CMI，HDB3）的原理和特性。。

3.设计并搭建一个点到点光纤传输系统，测量发射光功率和接收机灵敏度，计

算可传输的最远距离

4.将EDFA用于光纤传输系统，了解EDFA的功率补偿在系统中的作用

二、实验原理

见后附预习报告

三、实验装置

“光纤传输实验系统”、EDFA、误码测试仪、双踪示波器、光功率计、光纤、可调光衰减器、直流稳压电源等。

四、实验内容

1.使用光纤传输系统，利用伪随机码作为信源，观察直接调制激光器波形及

眼图、接收端波形及眼图；学会使用眼图评价信号波形的方法。

2.学会误码仪使用方法，了解ITU-T误码测试指标的规定和测量方法。测量光

纤传输系统的接收机灵敏度和传输距离。

3.研究EDFA对光传输系统的功率补偿作用，将EDFA用于中继放大，经过研究

测量得到最优的线路设计，使得总传输距离尽量长。

五、原始数据

后附原始记录数据。

六、数据分析处理

1.激光器P-I曲线测量

根据原始测量的数据，绘制P-I曲线如下（原始数据及系统连接图见原始数据）：

可见斜率突变点I

约为10mA，因此取工作点为16.0mA，以保证工作在合适

th

区段。

2.测量传输距离

系统图及各部分连接关系见后附原始数据。通过测量误码刚出现时（误码仪显示或示波器眼图闭合）时信号功率衰减，从而计算传输距离

i.眼图

眼图刚闭合时如下图：

此时测得输入功率P

in =-3.64dbm，输出功率P

out

=-38.47dbm

传输距离d=P in−P out

0.2db/km

=174.15km ii.误码仪

误码仪刚刚开始接收到误码时，测得输入功率P

in =-3.64dbm，输出功率P

out

=-

37.52dbm

传输距离d=P in−P out

0.2db/km

=169.90km

对比误码仪和眼图测量结果，个人认为计算传输距离应以误码仪结果为准，理由如下：

误码仪同时接收输入信号和输出信号，因此对误码的计数准确无误，能较准确的发现出现误码的临界点；但通过示波器观察眼图则较难判断临界点，分界模糊，受人眼主观性影响较强，因此测量结果不是很准确。

3.加入EDFA后测量传输距离

系统图及各部分连接关系如下：

实验共测量5组数据，经整理后如下

其中P0为发端机输出功率，P1为衰减器1输出功率（即EDFA输入生命），P2为EDFA输出功率，P3为收端机接收功率，P4为发端机输出直接接到衰减器2时衰减器2输出功率

从实验数据经计算得出该EDFA实测平均放大倍数为ave(P2-P1)=41.89dB 由此可见，衰减器1传输距离为120km~140km时总体传输距离最远，即该EDFA应设置在距发射端120km~140km处，能使得传输距离最大化。

七、思考题

1.激光器偏置电流

激光器偏置电流既不能过大，也不能过小。过小时可能在测量过程中进入P-I曲线的非线性区，使得接收到的光功率不能准确推算光强。偏置电流过大时可能导致激光器损坏。

2.眼图张开高度、宽度对系统性能的影响

眼图张开高度表示接收到的0、1信号的电平差，当高度过小时，眼图闭

合，即接收到的0、1信号无法从电平上得到准确区分，会增加误码率；眼图宽度表示0、1电平的翻转率，宽度越窄，电平翻转越频繁，一般而言时钟频率正越高，当宽度过窄时，眼图闭合时，则电平翻转过快导致不能准确进行抽样判决，同样会增加误码率。

3.实验中，EDFA若作为功率放大器和前置放大器的不足

EDFA作为放大器对信号及噪声同时进行了放大，作为中继的功率放大器

时，输入信号信噪比较低，当信噪比过低（EDFA距离发端过远）时，放大后信号噪声过大，难以继续传输。作为前置放大器时，输入信号信噪比较高，但是在传输过程中不能有效对抗噪声，导致传输距离较短。

八、实验总结

光纤通信系统设计这一实验，操作相对简单，但与先前学过的信号处理、编码引论和通信系统很好地结合起来，实验的同时也复习了相关知识，并从理论角度进行了许多分析论证，以得到正确地实验结果，可以说收获很多。实验中有很多细节需要注意，例如，在测量经EDFA 放大后信号的传输距离时，我本想直接测量功率衰减进行计算的，经老师提醒才想到这其中包含了放大后的噪声，直接测量不能得到准确的结果，因此改用将衰减器2直接接到发端机输出端测量其传输距离的方法，得到了正确的结果。感谢老师和助教们给予的指导和帮助。