北郵光纖通信實驗報告

1、光纖通信實驗·報告信息與通信工程學(xué)院光纖通信實驗報告班級： 姓名： 學(xué)號：實驗合作小組： 第7頁一、OTDR的使用1、實驗原理OTDR使用瑞利散射和菲涅爾反射來表征光纖的特性。瑞利散射是由于光信號沿著光纖產(chǎn)生無規(guī)律的散射而形成。OTDR就測量回到OTDR端口的一部分散射光。這些背向散射信號就表明了由光纖而導(dǎo)致的衰減（損耗/距離）程度。形成的軌跡是一條向下的曲線，它說明了背向散射的功率不斷減小，這是由于經(jīng)過一段距離的傳輸后發(fā)射和背向散射的信號都有所損耗。給定了光纖參數(shù)后，瑞利散射的功率就可以標明出來，如果波長已知，它就與信號的脈沖寬度成比例：脈沖寬度越長，背向散射功率就越強。瑞利散射的

2、功率還與發(fā)射信號的波長有關(guān)，波長較短則功率較強。也就是說用1310nm信號產(chǎn)生的軌跡會比1550nm信號所產(chǎn)生的軌跡的瑞利背向散射要高。在高波長區(qū)（超過1500nm），瑞利散射會持續(xù)減小，但另外一個叫紅外線衰減（或吸收）的現(xiàn)象會出現(xiàn)，增加并導(dǎo)致了全部衰減值的增大。因此，1550nm是最低的衰減波長；這也說明了為什么它是作為長距離通信的波長。很自然，這些現(xiàn)象也會影響到OTDR。作為1550nm波長的OTDR，它也具有低的衰減性能，因此可以進行長距離的測試。而作為高衰減的1310nm或1625nm波長，OTDR的測試距離就必然受到限制，因為測試設(shè)備需要在OTDR軌跡中測出一個尖鋒，而且這個尖鋒的尾

3、端會快速地落入到噪音中。菲涅爾反射是離散的反射，它是由整條光纖中的個別點而引起的，這些點是由造成反向系數(shù)改變的因素組成，例如玻璃與空氣的間隙。在這些點上，會有很強的背向散射光被反射回來。因此，OTDR就是利用菲涅爾反射的信息來定位連接點，光纖終端或斷點。OTDR的工作原理就類似于一個雷達。它先對光纖發(fā)出一個信號，然后觀察從某一點上返回來的是什么信息。這個過程會重復(fù)地進行，然后將這些結(jié)果進行平均并以軌跡的形式來顯示，這個軌跡就描繪了在整段光纖內(nèi)信號的強弱。盲區(qū)的概念Fresnel 反射引出一個重要的 OTDR 規(guī)格，即盲區(qū)。有兩類盲區(qū)：事件和衰減。兩種盲區(qū)都由 Fresnel 反射產(chǎn)生，用隨反射

4、功率的不同而變化的距離來表示。盲區(qū)定義為持續(xù)時間，在此期間檢測器受高強度反射光影響暫時“失明”，直到它恢復(fù)正常能夠重新讀取光信號為止。2、實驗結(jié)果 由于本操作非常簡單，因此直接給出結(jié)果圖。如圖5所示：圖5 OTDR結(jié)果示意圖二、半導(dǎo)體激光器的光譜測量儀器AQ6370B 儀器的使用方法很簡單，我們兩個人花了不到十分鐘就做完了。這種測量也沒有什么原理可言，所以現(xiàn)在只是給出測量結(jié)果。 三、脈沖展寬法測量多模光纖帶寬1、實驗原理多模光纖基帶響應(yīng)測試方法既可用頻域的方法，也可用時域的方法。時域法利用的是脈沖調(diào)制。按照對脈沖信號采集及數(shù)學(xué)處理方法的不同，又分為脈沖展寬法、快速傅立葉變換法和頻譜分析法。本實

5、驗采用的是較為簡單的脈沖展寬法。圖1. 多模光纖脈沖展寬測試儀原理圖如圖1所示為多模光纖時域法帶寬測試原理框圖。從光發(fā)模塊輸出窄脈沖信號，首先使用跳線（短光纖）連接激光器和光檢測器，可以測出注入窄脈沖的寬度；然后將待測光纖替換跳線接入，可以測出經(jīng)待測光纖后的脈沖寬度。經(jīng)過理論推導(dǎo)可以得到求解帶寬公式：多模光纖脈沖展寬測試儀如圖2所示。前面板接口分上下兩層。上層用于850nm測試，下層為1310nm。每個波長分別由窄脈沖發(fā)生器輸出極窄光脈沖經(jīng)被測光纖回到測試儀內(nèi)進行O/E變換后送出電信號，通過高速示波器即可顯示。本實驗測試850nm波段和1310nm波段，采用的數(shù)字示波器如圖3所示。 圖2. 多

6、模光纖脈沖展寬測試儀實物圖圖3. 實驗采用的數(shù)字示波器實物2、實驗步驟接跳線測試：1. 打開測試儀電源開關(guān)（位于背面），前面板上的電源指示燈亮；2. 將示波器輸入端與本儀器850nm的“RF OUT”輸出端用信號線接好；3. 用一根光纖跳線將850nm的 “OPTICAL IN”和“OPTICAL OUT”連接起來；4. 進行示波器操作：a) 按AUTOSCALE鍵調(diào)出波形；b) 點擊TIME BASE鍵，并通過右下方旋鈕調(diào)整脈沖至適當寬度(一般設(shè)置為10.0ns/div)；c) 點擊、鍵，顯示屏右方會出現(xiàn) markers(off/on)、 markers(off/on)選框，先通過右側(cè)對應(yīng)按

7、鍵將 markers設(shè)為on，分別調(diào)節(jié)V marker1和V marker2測出脈沖高度并找出脈沖半高值；再將 markers設(shè)為on，分別調(diào)節(jié)t marker1和t marker2 使其與脈沖半高值相交。則有t marker2-t marker1即為脈沖半高全寬。d) 將光纖跳線 5、將波段調(diào)為1310nm，重復(fù)以上步驟。接光纖測試：換下該光纖跳線，接入待測光纖用同樣方法測出。3、實驗結(jié)果半高寬縱坐標脈沖半高全寬850nm短光纖3.906mV1.600ns2.262km長光纖5.469mV2.240ns1310nm短光纖5.469mV1.520ns2.262km長光纖3.828mV2.840

8、ns表1 脈沖展寬法測量結(jié)果計算得850nm波段的單位長度帶寬 B1 = 0.2813GHz 1310nm波段的單位長度帶寬 B2 = 0.1838GHz光纖長度是2.262km，在1310nm窗口光纖的標稱帶寬值是428MHzkm，則單位長度的帶寬標稱值為189.21Mhz。實驗值為183.8MHz，與理論值基本相符。光纖長度是2.293km，在850nm窗口光纖的標稱帶寬值是401MHzkm，則單位長度的帶寬標稱值為177.28Mhz。實驗值為281.3MHz，與理論值相差較大。具體原因不明。四、插入損耗法測量光纖的損耗1、實驗原理 測量一段光纖的損耗特性，主要利用公式A實際上是被測光纖的

9、損耗與連接器損耗之和。如果忽略連接器損耗，被測光纖的長度為L，則光纖的損耗系數(shù)為2、實驗步驟 實驗步驟如圖4所示：圖4 插入損耗法測量光纖損耗示意圖沒有被測光纖接入時候的功率可以看做該段光纖的輸入功率，接入被測光纖之后的功率可以看做該段光纖的輸出功率。3、實驗結(jié)果實驗使用設(shè)備為APM820，被測光纖長度為18962m，光信號波長為1550nm。經(jīng)過三次測量，得到三組值，計算出其對應(yīng)的損耗系數(shù)，如表2所示：/dBm/dBmdB/km第一次測量-2.78-8.770.316第二次測量-3.13-8.600.288第三次測量-2.98-8.410.286表2 插入損耗法測量結(jié)果五、心得體會 下午四個動手實驗，加一個演示實驗，我和搭檔兩個人在規(guī)定的時間里，全部完成了。通過這