光纤实训

实验十一 数字光发送接口指标测试实验

一、 实验目的

1、 了解数字光发端机平均输出光功率的指标要求 2、 掌握数字光发端机平均输出光功率的测试方法 3、 了解数字光发端机的消光比的指标要求 4、 掌握数字光发端机的消光比的测试方法

二、 实验内容

1、 测试数字光发端机的平均光功率 2、 测试数字光发端机的消光比

三、 实验仪器

RC-GT-Ⅲ(+)型光纤通信原理实验箱、光功率计、FC-FC光跳线、万用表

四、 基本原理

平均光功率是指给光发端机的数字驱动电路送入一伪随机二进制序列作为测试信号，用光功率计直接测试光发端机的光功率，此数值即为数字发送单元的平均光功率。平均光功率与输入的伪随机码型有关，NRZ码与RZ码相比，其占空比分别为100％、50％，因而其平均光功率大3dB。另外，平均光功率是在额定电流下测得的，否则结果有偏差。

消光比指给光发端机的数字驱动电路发送全“0”码，测得此时的光功率P0，再给光发端机的数字驱动电路发送全“1”码，测得此时的光功率为P1，将P0，P1代入公式；

(式11-1)

即得到光发端机的消光比。

光通信系统消光比太大，即预偏置电流太小或没有，则影响信系统传输速率；消光比太小，则调制深度浅，有用光功率比例减小，则影响系统灵敏度。

五、 实验步骤

A、数字发送机的平均光功率的测试

1、 连接导线：连接固定速率信号源及固定速率时分复用复接端接口两个模块的实验连

接线（D1－D_IN1、D2－D_IN2、D3－D_IN3），将FY-OUT与1310nm或1550nm光发端机的发送模块的数字输入接口P202连接。

2、 将光发送端的光纤从光发端机中取出，用光跳线与光功率计连接，并将光功率计调

到波长1310nm或1550nm档。

3、 将单刀双掷开关S200拨向数字传输端，使光发送模块传输数字信号。 4、 打开实验箱系统开关。

5、 用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的平均光功率。 6、 做完实验后关掉实验箱系统电源。 B、数字发送机的消光比的测试

1． 保持A实验部分的所有实验导线。

2． 将固定速率信号源拨码开关全部拨向ON端(发光二极管全亮)，使FY-OUT输出全“1”

码，由于数字光发送采用反码传输，因此激光器所得到的码型为全“0”码，测得此时光发端机输出的光功率为P0。

3． 将拨码开关全部拨向OFF端(发光二极管全)，使FY-OUT输出全“0”码，由于数字光

发送采用反码传输，因此激光器所得到的码型为全“1”码，测得此时光发端机输出的光功率为P1。

4． 代入式11-1即得光发端机消光比。

5． 做完实验后,关闭实验箱系统电源开关，拆除实验导线。 6． 拆下光功率计，将实验箱还原。 7． 将各实验仪器摆放整齐。

六、 实验结果

1、 记录光发端机的平均光功率

2、 通过实验数据计算光发端机的消光比

实验十二 光接收机电路原理测试实验

一、 实验目的

1、 熟悉光接收端机的概念 2、 掌握光接收端机的电路原理

二、 实验内容

学习光接收机电路组成原理

三、 实验仪器

示波器，RC-GT-Ⅲ(+)型光纤通信原理实验箱，光功率计， FC-FC光跳线一根。

四、 基本原理

光接收机是把光纤送来的光信号变换为电信号，经过均衡放大、箝位、电位调整、整形后，送出相应的模拟或数字信号。

A1激光探测器A2前置放大器一A3前置放大器二光纤活动接头宽带放大器一A4箝位电路A5幅度判决电路A6

图12-1 光接收机的电路组成方框图

五、

实验步骤

（以下实验步骤以1310nm光端机部分讲解，即实验箱左边的模块。1550nm光端机部分与其相同）

1. 复习光发送模块使用方法，熟悉光接收模块，连接实验导线：

a) 数字信号的接收：

I. 关闭实验箱系统电源，用实验导线将任一数字信号（FS，BS，

D1等）与光发送模块的数字输入端口（P202）相连接。 II. 将单刀双掷开关S200拨向数字传输端，即左边。 b) 模拟信号的接收：

i. 关闭实验箱系统电源，用实验导线将模拟信号源模块的正弦波输

出端口与光发模块的模拟输入端口（P203）相连接； ii. 将单刀双掷开关S200拨向模拟传输端，即右边； iii. 将跳线J200短接。

2. 光路部分的连接

i. 取下光发/光收端口上的红色橡胶保护套； ii. 取一根光跳线，取下其两端的保护套； iii. 将光跳线的一端与1310nm模块光发送端口的法兰盘（TX）对

接，即：将光跳线小心地插入法兰盘，在插入的同时保证光跳线的凸起部分与法兰盘凹槽完全吻合，然后拧紧固定帽即可；

iv. 将光跳线的另一端与光接收端口的法兰盘（RX）对接，方法同

上。

3. 用示波器观察待传输信号的波形（注意保证示波器探头的地线与实验箱的

地线（GND）良好连接）： i. 如果进行模拟传输，则：将示波器的A通道探头接在光发送模

块的模拟输入端口（P203），B通道探头接在光收模块的模拟输出端口（P200）。

1) 调节光发送模块的可调电阻R258（输入信号衰减调节）、

R277（激光器注入电流调节），观察光接收端输出波形的变化。

2) 调节光接收模拟的可调电阻R242（放大器增益调节）、R257

（直流分量调节），观察光接收端输出波形的变化。

ii. 如果进行数字传输，则：将示波器的A通道探头接在光发模块

的数字输入端口（P202），B通道探头接在光收模块的数字输出端口（IC202）。

1) 调节光接收模块的可调电阻R242（放大器增益调节），观察

观察光接收端输出波形的变化。

2) 调节光接收模块的可调电阻R257（判决电平调节），观察观

察光接收端输出波形占空比的变化过程。

六、 实验结果

1. 记录实验过程中所得到的各种传输信号波形。 2. 记录并画出光收端机所得到的波形。

实验十三 眼图观测实验

一、实验目的

1、掌握眼图的观测

二、实验内容

1、眼图的示波器观测。

三、基本原理

对于眼图，当眼开度V??V为最大时刻，则是对接收到的信号进行判决时刻，无码间干

V扰、信号无畸变时的眼开度为100%。

?V对于码间干扰，信号畸变使眼开度减小，眼皮厚度V增加，无畸变眼图的眼皮厚度应

该等于零。

系统无畸变眼图交叉点发散角

?T应该为零。 Tb系统信道的任何非线性都将使眼图出现不对称，无畸变的眼图的正、负极性不对称度

V??V?应该等于零。

V??V?系统的定时抖动（也称为边缘抖动或相位失真）是由于光收端机的噪声和光纤中的脉冲失真产生的，如果在“可对信号进行判决的时间间隔Tb”的正中对信号进行判决，那么阈值电平的失真量△T就表示抖动的大小。因此，系统的定时抖动用下式计算：

?T?100% 定时抖动=Tb四、实验步骤

1. 电气实验导线的连接：（以1310为例）关闭系统电源，用实验导线将眼图模块的

DATA_OUT与1310nm光发送模块的数字信号输入端口（P202）连接；将光发送模块的开关S200拨向数字传输端；将1310光发送模块的数字信号输出端口（IC202）与眼图模块的DATA_IN相连。 2. 光路部分的连接：

a) 取下光发/光收端口上的红色橡胶保护套； b) 取一根光跳线，取下其两端的保护套；

c) 将光跳线的一端与光发送端口的法兰盘（TX）对接，即：将光跳线小心地插

入法兰盘，在插入的同时保证光跳线的凸起部分与法兰盘凹槽完全吻合，然后拧紧固定帽即可；

d) 将光跳线的另一端与光接收端口的法兰盘（RX）对接，方法同上

实验三十 光纤传输特性测量实验（扰模器的使用）

一、 实验目的

1、 了解光纤损耗的定义

2、 学会用插入法测量光纤的损耗 3、 学会使用光纤扰模器

二、 实验内容

1、 测量光纤的损耗 2、 测量光纤的弯曲损耗

三、 实验仪器

1、 RC-GT-Ⅲ(+)光纤通信原理实验箱 2、 光功率计 3、 万用表

4、 FC/PC光跳线两根

5、 FC/PC活动连接器（法兰盘） 6、 扰模器

7、 2km光纤(或小可变衰减器)

四、 基本原理

传输损耗是光纤很重要的一项光学性质，它在很大程度上决定着传输系统中的中 继距离。损耗的降低依赖于工艺的提高和对石英材料的研究。

对于光纤来说，产生损耗的原因较复杂，主要由以下因素造成：

1． 纤芯和包层物质的吸收损耗，包括石英材料的本征吸收和杂质吸收；

2． 纤芯和包层材料的散射损耗，包括瑞利散射损耗以及光纤在强光场作用下诱发

的受激喇曼散射和受激布里渊散射；

3． 由于光纤表面的随机畸变或粗糙所产生的波导散射损耗； 4． 光纤弯曲所产生的辐射损耗： 5． 外套损耗。

这些损耗可以分为两种不同的情况。一是石英光纤的固有损耗机理，像石英材料的本征吸收和瑞利散射，这些机理限制了光纤所能达到的最小损耗：二是由于材料和工艺所引起的非固有损耗机理，它可以通过提纯材料或改善工艺而减小甚至消除其影响，如杂质的吸收、波导散射等。

测量光纤损耗的方法很多，CCITT(国际电报、电话咨询委员会)建议以剪断法为参考，插入法为第一替代法，背向散射法为第二替代法。

测量光纤损耗时，只要测出光纤输入端的光功率P1和输出光功率P2，即可得到光纤总的平均损耗，则光纤损耗为：

(式30-1)

五、 实验步骤

A、光纤损耗测量

1、 按图30-6连接好光纤损耗测试系统。 2、 连接导线：将固定速率时分复用接口模块的FY-OUT与光发送单元的数字信号输入

端口P202连接，连接固定速率时分复用单元的D1、D2、D3到D_IN1、D_IN2、D_IN3。

3、 将单刀双掷开关S200拨向数字传输端。 4、 用光功率计测量此时的光功率P2。 5、 拆除小可变衰减器。

6、 用光功率计测得此时的光功率为P1。 7、 代入30-1式计算即得光纤损耗值。 8、 关闭系统电源，拆除导线。

9、 光功率计及拆除扰模器上的光纤，将实验箱还原。 B、光纤弯曲损耗测量

1． 连接导线：将固定速率时分复用接口模块的FY-OUT与光发送单元的数字信号输入

端口P202连接，连接固定速率时分复用单元的D1、D2、D3到D_IN1、D_IN2、D_IN3。

2． 用光跳线将1310nm模块的光发端(1310nm TX)与光功率计连接起来。

3． 用光功率计测量此时光发端机的光功率P1(在测量的过程中光纤不要弯曲)。 4． 将光纤按如图30-7(a)的方法缠绕，测得此时的光功率为P2。 5． 代入30-3计算即得光纤弯曲半径为R1的损耗值。

6． 再将光纤按如图30-7(b)的方法缠绕，测出不同的弯曲半径为R2下的弯曲损耗。 7． 代入30-3计算即得光纤弯曲半径为R2的损耗值。 8． 将光发送模块换成1550nm，重复上述实验。 9． 将所测得结果填入表30-1

10． 做完实验后关掉系统电源开关，拆除导线。

11． 取下光功率计及拆除扰模器上的光纤，将实验箱还原。 12． 将各实验仪器摆放整齐。

六、 实验结果

1、 记录并整理实验过程中的数据，并完成下表。 表30-1光纤弯曲损耗比较表

2、 比较相同波长，不同弯曲半径的光纤损耗。

3、 比较相同弯曲半径，不同波长的弯曲损耗。

4、 分析用剪断法测量光纤损耗中扰模器的作用，若不使用扰模器，则会对实验结果有

何影响。

5、 传输相同波长信号时，为什么不同弯曲半径下光纤的损耗不同？ 答：因为不同的弯曲半径下，光纤的反射能力不一样，弯曲小，损失的光就小；弯曲大，损失的光就大，所以光纤的损耗就不一样。

6、 相同弯曲半径时，为什么光纤传输不同波长信号损耗不同? 答：波长不一样，折射率就不一样，全反射角度不一样。

7、 测量光纤损耗时，对光纤稍微用力拉紧，比较此时测得的光纤损耗的变化，并分析

其原因。

实验二十五 光纤活动连接器

实验二十六 光分路器 实验二十七 光耦合器 实验二十八 光波分复用器

一、 实验目的

1、 了解光纤活动连接器、光分路器、光耦合器及光波分复用器的工作原理及其结构。 2、 掌握光纤活动连接器、光分路器、光耦合器及光波分复用器的正确使用方法。 3、 掌握它们的主要特性参数的测试方法。

二、 实验内容

1、 测量活动连接器的插入损耗。 2、 测量活动连接器的回波损耗。 3、 测量波分复用器的光串扰。

4、 学习光分路器和耦合器的结构及原理。

三、 实验仪器

1、 RC-GT-Ⅲ(+)光纤通信原理实验箱 2、 光功率计

3、 FC-FC型光纤活动连接器两只

4、 FC-FC 型光分路器（分光比1：1）一只 5、 FC-FC型波分复用器两只 6、 FC-FC型光纤跳线两根

四、 基本原理

光隔离器(optical isolator)是一种非互易光学元件，它只允许光束沿一个方向通过，对反射光有很强的阻挡作用。

在光纤传输系统中，由于光纤活动连接器、光纤熔接点、光学元件的存在和光纤本身瑞利散射的作用，总是存在着反射光波，对系统性能产生有害的影响。例如，反射光进入半导激光器，会使激光振荡产生不稳定现象，导致光谱变化，噪声增加。这对于高速数字光纤通信系统和宽带模拟(CATV)光纤传输系统的性能会造成特别的损伤。在光纤放大器中，有源光纤两端的反射会引起激光振荡。在这样的场合，就必须采用光隔离器来消除反射波的影响。

光隔离器由起偏器、旋光器和检偏器三部分组成。起偏器(polarizer)是一种光学器件，当光束入射到它上面时，其输出光束变成了某一方向的线性偏振光，该方向就是起偏器的透光轴或称偏振轴。当入射光的偏振方向与起偏器的偏振轴一致时，光全部通过，而当入射光的偏振方向与起偏器的偏振轴垂直时，则光不能通过，因此起偏器又可作检偏器(polarization detertor)用。旋光器由旋光性材料和套在外面的永久磁铁(或电流线圈)组成。借助磁光效应，

使通过它的光的偏振方向发生一定程度的旋转。旋光性材料种类很多，如钇石榴石(YIG)晶体对波长在l～2um间的红外光有良好的旋光性。

六、 实验步骤

1． 连接导线：关闭系统电源，将1310nm光端机部分的固定速率时分复用接口模块的

FY-OUT与1310nm光发送单元的数字信号输入端口P202连接，连接固定速率时分复用单元的D1、D2、D3到D_IN1、D_IN2、D_IN3，改变拨码开关的状态，产生任意编码。

2． 连接1550nm光端机部分的固定速率时分复用电路的连接线，产生FY-OUT，并送

到1550nm光发送模块的数字信号输入端口P202，改变拨码开关的状态，产生任意编码。将两个光发送模块的单刀双掷开关S200拨向数字传输端。 3． 波分复用器的连接。

1） 将一波分复用器标有“1550nm”的光纤接头插入“1550nm TX”端口；将标有

“1310nm”的光纤接头接入“1550nm RX”端口。

2） 同样将另一个波分复用器的标有“1310nm”的光纤接头插入“1310nm TX”端口；

标有“1550nm”的光纤接头插入“1310nm RX”端口。

3） 用FC-FC活动转接器（法兰盘）将两个波分复用器“IN'’端相连。

4. 开启系统电源，用示波器检测两个光端机的接收模块输出信号，调节各接收模块的

可调电位器，使输出的信号的失真最小。

5. 关闭系统电源，断开两波分复用器的连接，将光隔离器串入在两波分复用器之间，

开启电源，再次用示波器观测两个接收模块的输出信号，与前一次比较，记录所发生的变化。

6. 关闭系统电源，取下光隔离器，将光隔离器旋转180度后再与波分复用器连接，开

启电源，再次用示波器观测两个接收模块的输出信号，与前一次比较，记录所发生的变化。

7. 做完实验后，关闭系统电源开关。 8. 拆除导线以及光学器件。 9. 将各实验仪器摆放整齐。

七、 实验结果

1. 记录每次测量的信号的波形。

2. 分析接入光隔离器后对信号传输的影响。

光纤的磨接

1.将光纤的一端打一个结； 2.将金属套管套入光纤上；

3.用剥线钳将光纤的外套层剥掉，长大约2.5厘米； 4.用剪刀将露在外边的光纤的伪纤剪掉；

5.用剥线钳的小孔将白色的紧套管缓冲层和玻璃缓冲层；

6.用注射器往ST连接器里注胶，直到将连接器注满（如果胶水流出连接器，可以用酒精棉将其擦拭干净）；

7.将光纤小心翼翼的插入ST连接器；

8.用金属套管将ST连接器和光纤套在一起，然后用压线钳倒数第三个孔将金属套管夹一下，再用倒数第四个孔将金属套管夹紧；

9.将连接器放入电烤箱中，持续时间15分钟（目的是为了让胶凝固）；

10.将烤好的光纤拿出，观察连接器的口是否有胶凝固，将连接器给老师，老师用光纤切割笔将多余的光纤部分切掉；

11.将连接器插入研磨片，将黑色的研磨纸放在塑胶研磨垫上，将研磨片压在研磨纸上，并按8字形状研磨；

12.当连接器口上的胶被研磨干净后，换在玻璃片的粉色研磨纸上接着研磨，还是按8字形状研磨，研磨大概300下后，将连接器的口擦干净，并将光纤交给老师察看是否导光，是否已经研磨干净，如果干净就完成了，如果还不干净就必须接着磨，直至其干净。

感想：在实训过程中，我深深的了解到团结的重要性，也知道了动手的重要性，这些既对我现在的学习生活有很大的帮助，并且我相信它会影响到我以后的工作生活。实训的日子是难忘的，有喜悦，有难过，有我们的辛勤汗水，也有老师的谆谆教诲。最后我们衷心的感谢老师为我们付出的一切，老师，谢谢您！

光纤的磨接

1.将光纤的一端打一个结； 2.将金属套管套入光纤上；

3.用剥线钳将光纤的外套层剥掉，长大约2.5厘米； 4.用剪刀将露在外边的光纤的伪纤剪掉；

5.用剥线钳的小孔将白色的紧套管缓冲层和玻璃缓冲层；

6.用注射器往ST连接器里注胶，直到将连接器注满（如果胶水流出连接器，可以用酒精棉将其擦拭干净）；

7.将光纤小心翼翼的插入ST连接器；

8.用金属套管将ST连接器和光纤套在一起，然后用压线钳倒数第三个孔将金属套管夹一下，再用倒数第四个孔将金属套管夹紧；

9.将连接器放入电烤箱中，持续时间15分钟（目的是为了让胶凝固）；

10.将烤好的光纤拿出，观察连接器的口是否有胶凝固，将连接器给老师，老师用光纤切割笔将多余的光纤部分切掉；

11.将连接器插入研磨片，将黑色的研磨纸放在塑胶研磨垫上，将研磨片压在研磨纸上，并按8字形状研磨；

12.当连接器口上的胶被研磨干净后，换在玻璃片的粉色研磨纸上接着研磨，还是按8字形状研磨，研磨大概300下后，将连接器的口擦干净，并将光纤交给老师察看是否导光，是否已经研磨干净，如果干净就完成了，如果还不干净就必须接着磨，直至其干净。

感想：在实训过程中，我深深的了解到团结的重要性，也知道了动手的重要性，这些既对我现在的学习生活有很大的帮助，并且我相信它会影响到我以后的工作生活。实训的日子是难忘的，有喜悦，有难过，有我们的辛勤汗水，也有老师的谆谆教诲。最后我们衷心的感谢老师为我们付出的一切，老师，谢谢您！

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/f0iv.html