光发射机指标测试 光纤实验

计算机与信息技术学院实验报告

专业：通信工程年级/班级：2009级 2011—2012学年第二学期课程名称光纤通信指导教师李新源

组员姓名XXX

实验地点计算机楼504 实验时间2012年4月6 日

项目名称光发射机指标测试实验类型实践性

一、实验目的

1.了解数字光发射机平均输出光功率的指标要求。

2.掌握数字光发射机平均输出光功率的测试方法。

3.了解数字光发射机的消光比的指标要求。

4.掌握数字光发射机的消光比的测试方法。

二、实验内容

1.测试数字光发射机的平均光功率。

2.测试数字光发射机的消光比。

3.绘制数字光发射机的P-I特性曲线。

三、实验仪器

1.光纤通信实验系统1台。

2.示波器1台。

3.光功率计1台。

4.万用表1部。

5.FC/PC光纤跳线1根。

四、实验原理

光发射机的指标包括：半导体光源的P-I特性曲线测试、消光比（EXT）测试和平均光功率的测试。下面对这三个方面进行详细的说明：

1.半导体光源的P-I特性曲线测试

半导体激光器的输出光功率与驱动电流的关系如下图所示，该特性有一个转折点，相应的驱动电流称为门限电流(或称阈值电流)，用Ith表示。在门限电流

以下，激光器工作于自发发射，输出荧光功率很小，通常小于100pW ；在门限电流以上，激光器工作于受激发射，输出激光，功率随电流迅速上升，基本上成直线关系。激光器的电流与电压的关系相似于正向二极管的特性。

P-I 特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流Ith 尽可能小，Ith 对应P 值小，而且没有扭折点的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，消光比大，而且不易产生光信号失真。且要求P-I 曲线的斜率适当。斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带米麻烦：斜率太大，则会山现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。

半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，激光二极管可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放人机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增益的条什称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith ，当输入电流小于Ith 时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED 发出光，当电流大于Ith 时 ，则输出光为激光，且输入电流和输出光功率成线性关系，该实验就是对该线性关系进行测量，以验证P-I 的线性关系．

I(mA)

P(mW)

th

I

图11-1 LD 半导体激光器P-I 曲线示意图

2.消光比（EXT ）的测试 消光比定义为：0011

10lg

P EXT P ，式中P00是光发射机输入全“0”时输出的平

均光功率即无输入信号时的输出光功率。P11是光发射机输入全“1”时输出的平均光功率。从激光器的注入电流（I ）和输出功率（P ）的关系，即P-I 特性可以

清楚地看出消光比的物理概念，如下图所示。由图可知，当输入信号为“0”时，光源的输出光功率为P00,它将由直流偏置电流Ib 来确定。无信号时光源输出的光功率对接收机来说是一种噪声，将降低光接收机的灵敏度。因此，从接收机角度考虑，希望消光比越小越好。但是，应该指出，当Ib 减小时，光源的输出功率将降低，光源的谱线宽度增加，同时，还会对光源的其他特性产生不良影响，因此，必须全面考虑Ib 的影响，一般取Ib=(0.7～0.9)Ith(Ith 为激光器的阈值电流)。在此范围内，能比较好地处理消光比与其他指标之间的矛盾。考虑各种因素的影响，一般要求发送机的消光比不超过0.1。消光比对光接收机灵敏度的影响如下图。在光源为LED 的条件下，一般不考虑消光比，因为它不加直流偏置电流Ib ，电信号直接加到LED 上，无输入信号时的输出功率为零。因此，只有以LD 作光源的光发射机才要求测试消光比。

3.平均光功率

光发送机的平均输出光功率被定义为当发送机送伪随机序列时，发送端输出的光功率值。ITU-U 在规范标准光接口时，为使成本最佳，同时适应运行条件变化，并考虑了活动连接器的磨损、制造和测量容差以及老化因素的影响后，给出了一个允许的范围。其中比较重要的激光器劣化机理是有源层的劣化和横向漏电流的增加所导致的激励电流增加以及光谱特性随时间的变化。通常，光发送机的发送功率需要有1～1.5 dB 的富余度。 五、实验步骤：

A. 测量光发射机P-I 特性曲线

1.关闭系统电源。按以下方式用连信号连接导线连接：

ΔP

EXT

ADP

PIN

图11-2消光比对灵敏度的影响

数字信号模块 （数字信号输出一）

P300—P100

1310数字光发模块 （数字光发信号输入）

2.用光纤跳线连接1310nm 光发模块和光功率计。

3.将1310nm 数字光发模块的拨码开关J100第一位拨到ON 状态，第二位拨到OFF 状态。

4.将1310nm 光发模块的J101设置为“数字”

5.开系统电源。将数字信号源第一路的拨码开关U311全拨到“OFF”状态，即输入到1310nm 数字光发模块的信号始终为“1”。

6.用表测量R101两端的电压（测量方法：先将万用表打到电压档，然后将红表笔插入TP101，黑表笔插入TP100）。读出万用表读数U ，代入公式I=U/R ，其中R=51Ω, 读出光功率记读数P 。

7.调节RP100（激光器注入电流调节）然后，重复步骤5，将测得的参数填入下表：

P(uw) u(v)

B. 消光比的测量

1.关闭系统电源。按以下方式用连信号连接导线连接： 数字信号模块 （数字信号输出一）

P300—P100

1310数字光发模块 （数字光发信号输入）

2.用光纤跳线连接1310nm 光发模块和光功率计。

3.将1310nm 光发模块的J100第一位拨到ON ，第二位拨到OFF 。将J101设置为“数字”。

4.将1310nm 光发体模块的RP100逆时针旋转到最大。.

5.打开系统电源。

6.将数字信号源输第一路的拨码开关U311全拨到“OFF”状态，使输入到1310nm 数字光发模块的信号始终为“1”测得此时光发端机输出的光功率为P 11。

7.将拨码开关U311全部拨向ON 端（发光二极管全灭），使输入到1310nm 数字发光模块的信号始终为“0”，测得此时光发端机输出的光功率为P00。

8.代入公式0011

10lg

P EXT P ，即得光发端机消光比。