光釬通信實驗

1、0實驗二 光纖活動連接器認知及性能測試（選）一、實驗目的1、認知光纖活動連接器（法蘭盤）。2、了解光纖活動連接器在光纖通信系統(tǒng)中的作用。二、實驗內(nèi)容1、認識和了解光纖活動連接器及其作用。2、測量光纖活動連接器的插入損耗。三、實驗器材1、 主控&信號源、25號模塊 各1塊2、 23號模塊（光功率計） 1塊3、 連接線 若干4、 光纖跳線 2根5、 光纖活動連接器（法蘭盤） 1個四、實驗原理光纖活動連接器即光纖適配器，又叫法蘭盤，是光纖傳輸系統(tǒng)中光通路的基礎(chǔ)部件，是光纖系統(tǒng)中必不可少的光無源器件。它能實現(xiàn)系統(tǒng)中設(shè)備之間、設(shè)備與儀表之間，設(shè)備與光纖之間以及光纖與光纖之間的活動連接，以便于系統(tǒng)

2、接續(xù)、測試、維護。它用于光纖與光纖之間進行可拆卸（活動）連接的器件。它是把光纖的兩個端面精密對接起來，以使發(fā)射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去，并使由于其介入光鏈路而對系統(tǒng)造成的影響減到最小。目前，光纖通信對活動連接器的基本要求是：插入損耗小，受周圍環(huán)境變化的影響??；易于連接和拆卸；重復性、互換性好；可靠性高，價格低廉。光纖通信使用的光連接器按纖芯插針、插孔的數(shù)目不同分有單芯活動連接器和多芯活動連接器兩類；單芯活動連接器的基本結(jié)構(gòu)是插針和插孔。由光纖連接損耗的計算可知，影響損耗的主要外在因素是相互連接的兩根光纖的纖芯之間的錯位和傾斜，所以在連接器的結(jié)構(gòu)中，要求插針中的纖芯與插孔有

3、很高的同心度，相連的兩根插針在插孔中能精確的對準。光連接器的類型有FC 、SC 、ST等，主要根據(jù)散件的形狀來區(qū)分。FC：螺紋連接，旋轉(zhuǎn)鎖緊；SC：軸向插撥矩形外殼結(jié)構(gòu)，卡口鎖緊；ST：彈簧帶鍵卡口結(jié)構(gòu)，卡口旋轉(zhuǎn)鎖緊。各連接器插針套管的端面也可研磨拋光成平面、凸球面及一定角度面，此時根據(jù)插針套管的端面研磨的形狀區(qū)分又可以分為PC、UPC、APC。PC：平面；UPC：球面；APC：8度面。例如FC/PC型即為:螺紋連接，插針套管截面為平面的連接器。如圖1為FC/APC型單模光纖活動連接器。圖1 FC/APC型單模光纖活動連接器1. FC型活動連接器FC型（平面對接型）光連接器。這種連接器插入損耗

4、小，重復性、互換性和環(huán)境可靠性都能滿足光纖通信系統(tǒng)的要求，是目前國內(nèi)廣泛使用的類型。FC型連接器結(jié)構(gòu)采用插頭轉(zhuǎn)接器插頭的螺旋耦合方式。兩插針套管互相對接，對接套管端面拋磨成平面，外套一個彈性對中套筒，使其壓緊并且精確對中定位。FC型光連接器制造中的主要工藝是高精度插針套管和對中套筒的加工。高精度插針套管有毛細管型、陶瓷整體型和模塑型三種典型結(jié)構(gòu)。對中套筒是保證插針套管精確對準的定位機構(gòu)。FC型單模光纖連接器一般地分螺旋耦合型和卡口耦合型兩種。FC型單模光纖連接器所連接的兩根光纖端面是平面對接，端面間的空氣氣隙會產(chǎn)生菲涅爾反射。反射光反射到激光器會引起額外的噪聲和波形失真，而端面間的多次反射還會

5、引起插入損耗的增加。2. SC型光纖連接器SC型（矩形）光纖連接器。SC型矩形光纖連接器采用新型的直插式耦合裝置，只需軸向插拔，不用旋轉(zhuǎn)，可自鎖和開啟，裝卸方便。它體積小，不需旋轉(zhuǎn)空間，能滿足高密封裝的要求。它的外殼是矩形的，采用模塑工藝，用增強的PBT的內(nèi)注模玻璃制造。插針套管是氧化鋯整體型，將其端面研磨成凸球面。插針體尾入口是錐形的，以便光纖插入到套管內(nèi)。SC型矩形連接器的裝配一般分：選擇套管、光纖處理、光連接器與光纖的連接、套管端面處理等各步驟。3. ST型光纖連接器ST型連接器是一種卡口式的連接器，它采用帶鍵的卡口式緊鎖機構(gòu)，確保每次連接均能準確對中。插針直徑為2.5mm，其材料可為陶

6、瓷或金屬。它可在現(xiàn)場安裝，也可在工廠預裝成光纖組件。目前ST型活動連接器的插入損耗典型值為0.3dB，最大值為0.5dB；其后向反射損耗在一般情況下為-31dB，但在端面作精細處理后，可-40dB。圖2列出了幾種常見法蘭類型。圖2 幾種常見法蘭類型單模光纖連接器產(chǎn)品，一般地應(yīng)標明連接器名稱、型號、接光纖類型、工作波長、光纖尺寸、光纖根數(shù)、首次使用插入損耗、溫度范圍、耦合方式（螺旋、卡口、插拔式）以及端面處理、裝配方式等等。光纖活動連接器插入損耗是指光纖中的光信號通過活動連接器之后，其輸出光功率相對輸入光功率的分貝數(shù)，計算公式為：IL10lg（P0/P1）其中P0為輸入端的光功率，P1為輸出端的

7、光功率，功率單位W。設(shè)備自帶的功率計組成架構(gòu)圖插入損耗實驗測試框圖a插入損耗實驗測試框圖b光纖活動連接器的插入損耗越小越好。光纖活動連接器插入損耗測試方法為：如上述實驗測試框圖所示，（圖b）向光發(fā)端機的數(shù)字驅(qū)動電路送入一偽隨機信號，保持注入電流恒定。將活動連接器連接在光發(fā)機與光功率計之間，記下此時的光功率P1；（圖a）取下活動連接器，再測此時的光功率，記為P0，將P0、P1代入公式即可計算出其插入損耗。五、注意事項1、在實驗過程中切勿將光纖端面對著人，切勿帶電進行光纖的連接。2、不要帶電插拔信號連接導線。六、實驗步驟1、系統(tǒng)關(guān)電，依次按下面說明進行連線。（1）用連接線將主控信號源模塊的PN，連

8、接至25號模塊的TH2數(shù)字輸入端。（2）用光纖跳線連接25號模塊的光發(fā)端口和光收端口，此過程是將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，經(jīng)光纖跳線傳輸后再將光信號還原為電信號。注意，連接光纖跳線時需定位銷口方向且操作小心仔細，切勿損傷光纖跳線或光收發(fā)端口。（3）用同軸連接線將25號模塊的P4光探測器輸出端，連接至23號模塊的P1光探測器輸入端。此時是用于光功率計單元測量未加入光纖活動連接器時的光發(fā)射機輸出光功率。2、設(shè)置25號模塊的功能初狀態(tài)。（1）將收發(fā)模式選擇開關(guān)S3撥至“數(shù)字”，即選擇數(shù)字信號光調(diào)制傳輸。（2）將撥碼開關(guān)J1撥至“ON”，即連接激光器；撥碼開關(guān)APC此時選擇“ON”或“OFF”都可，即APC

9、功能可根據(jù)需要隨意選擇。（3）將功能選擇開關(guān)S1撥至“光功率計”，即選擇光功率計測量功能。3、進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和觀測。（1）打開系統(tǒng)和23號、25號模塊的電源開關(guān)。（2）設(shè)置主控&信號源模塊的【主菜單】，選擇【光功率計】；可以通過選擇和單擊“選擇/確認”多功能旋鈕，切換功率計的測量波長；根據(jù)實際使用的光收發(fā)模塊的波長類型，選擇波長【1310nm】或【1550nm】。（3）適當調(diào)節(jié)25號模塊的W4輸出光功率大小旋鈕，記錄當前輸出功率值P1。（4）關(guān)電，在25號模塊的光發(fā)端口和光收端口之間加入光纖活動連接器。具體操作方法為：先拆除光纖跳線與光接收端口的連接，然后將此光纖跳線與待測光纖活動連接器

10、的一端連接，最后用另一根光纖跳線將待測光纖活動連接器的另一端與25號模塊的光收端口連接即可。（5）再開電，選擇菜單功能以及功率計波長，記錄此時功率值P2。（6）光纖活動連接器的插入損耗=P1-P2。七、實驗報告1、記錄光纖活動連接器的插入損耗。實驗七 光衰減器認知及性能測試實驗（選）一、實驗目的1、認知光衰減器和了解其工作原理。2、了解和熟悉光衰減器的性能以及使用方法。二、實驗內(nèi)容1、了解光衰減器的原理和應(yīng)用。2、測量固定或可變衰減器的衰減量。三、實驗器材1、 主控&信號源、25號模塊 各1塊2、 23號模塊（光功率計） 1塊3、 光纖跳線 2根4、 連接線 若干5、 光衰減器（固定或

11、可變） 1個四、實驗原理1、實驗原理框圖光功率計組成框圖未加衰減器的光發(fā)射功率測量框圖加入衰減器的光發(fā)射功率測量框圖2、實驗框圖說明本實驗主要測量光衰減器對系統(tǒng)功率衰減情況，從而了解光衰減器的基本參數(shù)性能。從光功率組成框圖中可看出，系統(tǒng)自帶的功率計由三部分組成，前端的光電轉(zhuǎn)換，中間的功率參數(shù)計算，末端的功率值顯示。實驗時先觀測未加入光衰減器的光發(fā)功率值P1，再觀測加入衰減器后的功率值P2，從而計算衰減器實際衰減值=P2-P1。需要注意的是，在測量過程中注意根據(jù)所使用的光發(fā)射波長選擇對應(yīng)波長的光功率計，連接光纖跳線時需關(guān)電并且小心操作。3、光衰減器認知及應(yīng)用光衰減器時用于對光功率進行衰減的器件，

12、主要用于光纖系統(tǒng)的指標測量、短距離通信系統(tǒng)的信號衰減以及系統(tǒng)試驗等場合。光衰減器要求重量輕、體積小、精度高、穩(wěn)定性好、使用方便等。根據(jù)衰減量是否變化，可以固定衰減器和可變衰減器。根據(jù)光信號在光纖傳輸過程中可能因散射、吸收以及彎曲等條件出現(xiàn)損耗，可以通過多種原理完成光衰減器的制作。比如采用空氣隔離技術(shù)，在光纖之間加入一定厚度的衰減片制作法蘭式固定衰減器；采用位移錯位技術(shù)，將兩根光纖的纖芯進行微量平移錯位達到功耗效果，制作連接器式固定衰減器；采用衰減光纖技術(shù)，在纖芯內(nèi)參雜金屬離子，制作陰陽式固定衰減器；采用吸收玻璃法，利用經(jīng)光學拋光的中性吸收玻璃片，制作固定或可變衰減器；除了上述機械式方法完成衰減

13、的可調(diào)性以外，還可以采用固態(tài)光衰減技術(shù)進行制作衰減器。光衰減器有幾個特性：衰減量和插入損耗、衰減精度、回波損耗。固定衰減器的衰減量指標實際上就是其插入損耗，二可變衰減器除了衰減量還有單獨的插入損耗指標，搞質(zhì)量的插損在1.0dB以下，一般情況下普通可變衰減器的該指標小于2.5dB即可使用；衰減精度取決于精密加工程度，精度越高價格相對越高；光衰減器的回波損耗是指入射到光衰減器中的光能量和衰減器中沿入射光路反射出的光能量之比。五、注意事項1、在實驗過程中切勿將光纖端面對著人，切勿帶電進行光纖的連接。2、不要帶電插拔信號連接導線。六、實驗步驟1、系統(tǒng)關(guān)電，參考測量原理框圖，依次按下面說明進行連線。（1

14、）用連接線將主控信號源模塊的PN序列，連接至25號模塊的TH2數(shù)字輸入端。（2）用光纖跳線連接25號模塊的光發(fā)端口和光收端口，此過程是將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，經(jīng)光纖跳線傳輸后再將光信號還原為電信號。注意，連接光纖跳線時需定位銷口方向且操作小心仔細，切勿損傷光纖跳線或光收發(fā)端口。（3）用同軸連接線將25號模塊的P4光探測器輸出端，連接至23號模塊的P1光探測器輸入端。此時是用于光功率計單元測量未加入衰減器的光發(fā)射機輸出光功率。2、設(shè)置25號模塊的功能初狀態(tài)。（1）將收發(fā)模式選擇開關(guān)S3撥至“數(shù)字”，即選擇數(shù)字信號光調(diào)制傳輸。（2）將撥碼開關(guān)J1撥至“ON”，即連接激光器；撥碼開關(guān)APC此時選擇“O

15、N”或“OFF”都可，即APC功能可根據(jù)需要隨意選擇。（3）將功能選擇開關(guān)S1撥至“光功率計”，即選擇光功率計測量功能。3、進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和觀測。（1）打開系統(tǒng)和23號、25號模塊的電源開關(guān)。（2）設(shè)置主控&信號源模塊的主菜單，選擇【光功率計】；可以通過選擇和單擊“選擇/確認”多功能旋鈕，切換功率計的測量波長；根據(jù)實際使用的光收發(fā)模塊的波長類型，選擇波長【1310nm】或【1550nm】。（3）適當調(diào)節(jié)25號模塊的W4輸出光功率大小旋鈕，記錄當前輸出功率值P1。（4）關(guān)電，參考測試框圖在25號模塊的光發(fā)端口和光收端口之間加入光衰減器。具體操作方法為：先拆除光纖跳線與光接收端口的連接，然后

16、將此光纖跳線與待測光衰減器的一端連接，最后用另一根光纖跳線將待測光衰減器的另一端與25號模塊的光收端口連接即可。（5）再開電，選擇菜單功能以及功率計波長，記錄此時功率值P2。（6）對于固定衰減器來說，其衰減量=P1-P2。對于可調(diào)衰減器來說，可以適當改變不同的衰減量，記錄數(shù)據(jù)并填入下表。輸入功率Pin（dBm）輸入功率Pin(w)輸出功率Pout（dBm）輸出功率Pout(w)衰減值七、實驗報告1、記錄實驗數(shù)據(jù)，進行誤差分析。實驗十二 光發(fā)射機消光比測試實驗一、實驗目的1、了解數(shù)字光發(fā)射機的消光比的指標要求。2、掌握數(shù)字光發(fā)射機的消光比的測試方法。二、實驗器材1、 主控&信號源模塊、2

17、號、25號模塊 各一塊2、 23號模塊（光功率計） 一塊3、 FC/PC型光纖跳線、連接線 若干三、實驗原理消光比定義為：。式中P00是光發(fā)射機輸入全“0”時輸出的平均光功率即無輸入信號時的輸出光功率。P11是光發(fā)射機輸入全“1”時輸出的平均光功率。從激光器的注入電流（I）和輸出功率（P）的關(guān)系，即P-I特性可以清楚地看出消光比的物理概念，如下圖所示。由圖可知，當輸入信號為“0”時，光源的輸出光功率為P00,它將由直流偏置電流Ib來確定。無信號時光源輸出的光功率對接收機來說是一種噪聲，將降低光接收機的靈敏度。所以從接收機角度考慮，希望消光比越小越好。但是，應(yīng)該指出，當Ib減小時，光源的輸出功率

18、將降低，光源的譜線寬度增加，同時，還會對光源的其它特性產(chǎn)生不良影響，因此，必須全面考慮Ib的影響，一般取Ib=(0.70.9)Ith(Ith為激光器的閾值電流)。在此范圍內(nèi)，能比較好地處理消光比與其它指標之間的矛盾?？紤]各種因素的影響，一般要求發(fā)送機的消光比不超過0.1。在光源為LED的條件下，一般不考慮消光比，因為它不加直流偏置電流Ib，電信號直接加到LED上，無輸入信號時的輸出功率為零。因此，只有以LD作光源的光發(fā)射機才要求測試消光比。四、實驗步驟1、關(guān)閉系統(tǒng)電源，按如下說明進行連線：（1）用連接線將2號模塊TH7(DoutD)連至25號光收發(fā)模塊的TH2(數(shù)字輸入)。（2）用光纖跳線連接

19、25號光收發(fā)模塊的光發(fā)輸出端和光收接入端，并將光收發(fā)模塊的功能選擇開關(guān)S1打到“光功率計”。（3）用同軸電纜線將25號模塊P4(光探測器輸出)連至23號模塊P1（光探測器輸入）。2、將開關(guān)J1撥為“10”，即無APC控制狀態(tài)。開關(guān)S3撥為“數(shù)字”，即數(shù)字光發(fā)。3、將25號光收發(fā)模塊的電位器W4和W2順時針旋至底，即設(shè)置光發(fā)射機的輸出光功率為最大狀態(tài)；4、開電，設(shè)置主控模塊菜單，選擇【主菜單】【光纖通信】【光發(fā)射機消光比測試】，可以進入【光功率計】功能。可以通過選擇和單擊“選擇/確認”多功能旋鈕，切換功率計的測量波長；根據(jù)實際使用的光收發(fā)模塊的波長類型，選擇波長【1310nm】或【1550nm】

20、。5、將2號模塊的撥碼開關(guān)S4設(shè)置為“ON”，使輸入信號為全1電平。測得此時光發(fā)端機輸出的光功率為P11。6、將2號模塊的撥碼開關(guān)S4設(shè)置為“OFF”，使輸入信號為全0電平。測得此時光發(fā)端機輸出的光功率為P00。7、代入公式，即得光發(fā)射機消光比。8、調(diào)節(jié)W4，改變各參數(shù)，并將所測數(shù)據(jù)填入下表。P00(uW)P11(uW)EXT實驗十一 光源的P-I特性測試實驗一、實驗目的1、了解半導體激光器LD的P-I特性。2、掌握光源P-I特性曲線的測試方法。二、實驗器材1、 主控&信號源、2號、25號模塊 各一塊2、 23號模塊（光功率計） 一塊3、 FC/PC型光纖跳線、連接線 若干4、 萬用表

21、 一個三、實驗原理數(shù)字光發(fā)射機的指標包括：半導體光源的P-I特性曲線測試、消光比（EXT）測試和平均光功率的測試。接下來的三個實驗我們將對這三個方面進行詳細的說明。LD半導體激光器P-I曲線示意圖半導體激光器的輸出光功率與驅(qū)動電流的關(guān)系如圖所示，該特性有一個轉(zhuǎn)折點，相應(yīng)的驅(qū)動電流稱為門限電流(或稱閾值電流)，用Ith表示。在門限電流以下，激光器工作于自發(fā)發(fā)射，輸出熒光功率很小，通常小于100pW；在門限電流以上，激光器工作于受激發(fā)射，輸出激光，功率隨電流迅速上升，基本上成直線關(guān)系。激光器的電流與電壓的關(guān)系相似于正向二極管的特性。P-I特性是選擇半導體激光器的重要依據(jù)。在選擇時，應(yīng)選閾值電流It

22、h盡可能小，Ith對應(yīng)P值小，而且沒有扭折點的半導體激光器，這樣的激光器工作電流小，工作穩(wěn)定性高，消光比大，而且不易產(chǎn)生光信號失真。且要求P-I曲線的斜率適當。斜率太小，則要求驅(qū)動信號太大，給驅(qū)動電路帶來麻煩：斜率太大，則會山現(xiàn)光反射噪聲及使自動光功率控制環(huán)路調(diào)整困難。半導體激光器具有高功率密度和極高量子效率的特點，微小的電流變化會導致光功率輸出變化，是光纖通信中最重要的一種光源，激光二極管可以看作為一種光學振蕩器，要形成光的振蕩，就必須要有光放大機制，也即啟動介質(zhì)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，而且產(chǎn)生的增益足以抵消所有的損耗。將開始出現(xiàn)凈增益的條件稱為閾值條件。一般用注入電流值來標定閾值條件，也即閾值

23、電流Ith，當輸入電流小于Ith時，其輸出光為非相干的熒光，類似于LED發(fā)出光，當電流大于Ith時 ，則輸出光為激光，且輸入電流和輸出光功率成線性關(guān)系，該實驗就是對該線性關(guān)系進行測量，以驗證P-I的線性關(guān)系。四、實驗步驟1、關(guān)閉系統(tǒng)電源，按如下說明進行連線：（1）用連接線將2號模塊TH7(DoutD)連至25號光收發(fā)模塊的TH2(數(shù)字輸入)，并把2號模塊的撥碼開關(guān)S4設(shè)置為“ON”，使輸入信號為全1電平。（2）用光纖跳線連接25號光收發(fā)模塊的光發(fā)輸出端和光收接入端，并將光收發(fā)模塊的功能選擇開關(guān)S1打到“光功率計”。（3）用同軸電纜線將25號模塊P4(光探測器輸出)連至23號模塊P1（光探測器輸

24、入）。2、將開關(guān)J1撥為“10”，即無APC控制狀態(tài)。開關(guān)S3撥為“數(shù)字”，即數(shù)字光發(fā)。3、將25號光收發(fā)模塊的電位器W4和W2順時針旋至底，即設(shè)置光發(fā)射機的輸出光功率為最大狀態(tài)； 4、開電，設(shè)置主控模塊菜單，選擇【主菜單】【光纖通信】【光源的P-I特性測試】，可以進入【光功率計】功能?？梢酝ㄟ^選擇和單擊“選擇/確認”多功能旋鈕，切換功率計的測量波長；根據(jù)實際使用的光收發(fā)模塊的波長類型，選擇波長【1310nm】或【1550nm】。5、用萬用表測量R7兩端的電壓（測量方法：先將萬用表打到電壓檔，然后將紅表筆接TP3，黑表筆接TP2）。讀出萬用表讀數(shù)U，代入公式I=U/R7，其中R7=33, 讀出

25、光功率記讀數(shù)P。調(diào)節(jié)功率輸出W4，將測得的參數(shù)填入下表：P(uW)u(V)I(A)五、實驗報告1、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪制光源P-I特性曲線。實驗十三 光發(fā)射機平均光功率測試實驗一、實驗目的1、了解數(shù)字光發(fā)射機平均光功率的指標要求。2、掌握數(shù)字光發(fā)射機平均光功率的測試方法。二、實驗器材1、 主控&信號源模塊、25號模塊 各一塊2、 23號模塊（光功率計） 一塊3、 FC/PC型光纖跳線、連接線 若干三、實驗原理光發(fā)送機的平均輸出光功率被定義為當發(fā)送機送偽隨機序列時，發(fā)送端輸出的光功率值。ITU-U在規(guī)范標準光接口時，為使成本最佳，同時適應(yīng)運行條件變化，并考慮了活動連接器的磨損、制造和測量容差

26、以及老化因素的影響后，給出了一個允許的范圍。其中比較重要的激光器劣化機理是有源層的劣化和橫向漏電流的增加所導致的激勵電流增加以及光譜特性隨時間的變化。通常，光發(fā)送機的發(fā)送功率需要有11.5 dB的富余度。本實驗將帶領(lǐng)大家測量本實驗系統(tǒng)發(fā)射光功率。四、實驗步驟1、關(guān)閉系統(tǒng)電源，按如下說明進行連線：（1）用連接線將信號源PN連至25號光收發(fā)模塊的TH2(數(shù)字輸入)。（2）用光纖跳線連接25號光收發(fā)模塊的光發(fā)輸出端和光收接入端，并將光收發(fā)模塊的功能選擇開關(guān)S1打到“光功率計”。（3）用同軸電纜線將25號模塊P4(光探測器輸出)連至23號模塊P1（光探測器輸入）。2、將開關(guān)J1撥為“10”，即無APC

27、控制狀態(tài)。開關(guān)S3撥為“數(shù)字”，即數(shù)字光發(fā)。將25號光收發(fā)模塊的電位器W4和W2順時針旋至底，即設(shè)置光發(fā)射機輸出光功率為最大狀態(tài)。3、開電，設(shè)置主控模塊菜單，選擇【主菜單】【光纖通信】【光發(fā)射機平均光功率測試】，可以進入【光功率計】功能?？梢酝ㄟ^選擇和單擊“選擇/確認”多功能旋鈕，切換功率計的測量波長；根據(jù)實際使用的光收發(fā)模塊的波長類型，選擇波長【1310nm】或【1550nm】。記錄此時光功率計的讀數(shù)，即為光發(fā)射機的平均光功率。實驗十五 接收機靈敏度和動態(tài)范圍測量實驗一、實驗目的1、了解和掌握光收端機靈敏度的指標要求和測試方法。2、掌握誤碼儀的使用方法。二、實驗器材1、 主控&信號源

28、模塊、25號模塊 各一塊2、 23號模塊（光功率計&誤碼儀） 一塊3、 FC/PC型光纖跳線、連接線 若干三、實驗原理光接收機的性能指標主要包括靈敏度和動態(tài)范圍。（1）靈敏度靈敏度是光端機的重要特性指標之一，它表示了光接收機接收微弱信號的能力，是系統(tǒng)設(shè)計的重要依據(jù)。光接收機靈敏度的定義是：在給定誤碼率或信噪比條件下，光接收機所能接收的最小平均光功率。在測靈敏度時應(yīng)注意3點：1、在測量光接收機靈敏度時，首先要確定系統(tǒng)所要求的誤碼率指標。對不同長度和不同應(yīng)用的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)，其誤碼率指標是不一樣的。例如，在短距離光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，要求誤碼率一般為，而在420km數(shù)字段中，則要求每個中繼

29、器的誤碼率為。對同一個光接收機來說，當要求的誤碼率指標不同時，其接收機的靈敏度也就不同。要求誤碼率越小，則靈敏度就越低，即要求接收的光功率就越大。因此，必須明確，對某一接收機來說，靈敏度不是一個固定不變的值，它與誤碼率的要求有關(guān)。測量時，首先要確定系統(tǒng)設(shè)計要求的誤碼率，然后再測該誤碼率條件下的光接收機靈敏度的數(shù)值。2、要注意光接收機靈敏度定義中的光功率是指最小平均光功率，而不是指任何一個在達到系統(tǒng)要求的誤碼率時所對應(yīng)的光功率。因此，要特別注意“最小”的概念。所謂“最小”，就是指當接收的光功率只要小于此值，誤碼率立即增加而達不到要求。應(yīng)該指出，對某一接收機來說，光功率只要在它的動態(tài)范圍內(nèi)變化，都

30、能保證系統(tǒng)要求的誤碼率。但靈敏度只有一個，即接收機所能接收的最小光功率。3、靈敏度指的是平均光功率，而不是光脈沖的峰值功率。這樣，光接收機的靈敏度就與傳輸信號的碼型有關(guān)。碼型不同，占空比不同，平均光功率也不同，即靈敏度不同。在光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中常用的2種碼型NRZ碼和RZ碼的占空比分別為100%和50%。當“1”和“0”碼的概率相等時，前者的平均光功率比后者大3db。因此，測試靈敏度時必須選用正確的碼型。靈敏度的單位一般用dBm表示。它表示以1mW功率為基礎(chǔ)的絕對功率電平。設(shè)測得的最小平均光功率為Pmin，則靈敏度可以表示為例如當PR=-60dBm時，其最小平均光功率就是10-9W。要特別說明的是：Pmin越小，接收機的靈敏度就越高，該接收機在很小的接收光功率條件下，就可保證系統(tǒng)所要求的誤碼率。（2）動態(tài)范圍在實際的光纖通信線路中，光接收機的輸入光信號功率是固定不變的，當系統(tǒng)的中繼距離較短時，光接收機的輸入光功率就會增加。一個新建的線路，由于新器件和系統(tǒng)設(shè)計時考慮的富余度也會使光接收機的輸入光功率增加。為了保證系統(tǒng)的正常工作，對輸入信號光功率的增加必須限制在一定的范圍內(nèi)，因為信號功率增加到某一數(shù)值時將對接收機