项目1-2 光缆识别.doc

项目2-1 光链路中光无源器件的连接和电平调整任务2 光传输链路组成及测试项目2-1 光链路中光无源器件的连接和电平调整教学活动场所：光缆工程技能实训室教学方式：实操指导学习活动：小组讨论、测试、汇报学习、训练目标描述学时： 6l 连接器和光纤跳线器的使用与测试；l 光可变衰减器的使用方法与测试；l 分路器、合路器的使用与测试；l 光无源器件在光链路中的连接和电平调整方法；项目描述： 用光连接器（光可变衰减器、分路器与合路器）和光纤跳线组成光传输链路并使用光功率计测试器件特性和调整链路电平指标。一、资询、准备阶段1、光连接器、跳线浏览 相关链接l 光纤通信系统中常用的光源主要有几种？ l 半导体发光二极管与半导体激光器的本质区别是什么？ l 常用的光检测器主要有几种？ l 半导体光电二极管是利用什么原理实现光-电的转换？l 什么是光纤连接器？永久性连接有几种方法？l 光纤耦合器的功能是什么？l 什么是光合波器和光分波器？l 什么是光隔离器？l 光源与光纤的耦合，一般采用什么方法提高耦合效率？2、展示柜光连接器、跳线实物观看，老师解说。31-自发辐射动画演示。32-受激辐射动画演示。33-受激吸收动画演示。34-粒子数反转动画演示。35-激光器模型动画演示。36-半导体激光器产生激光原理动画演示。43-PIN光电二极管的工作原理动画演示。44-雪崩光电二极管APD的雪崩倍增效应动画演示。45-光纤耦合器动画演示。46-光隔离器动画演示。47-波导型分波滤波器动画演示。47-波导型分波滤波器动画演示。3、器材设备了解：l JH5002型光纤通信原理综合实验系统2台l JH5002B型光纤光无源器件连接实验箱1台l 光功率计1台，光功率计使用说明书。二、计划阶段学生根据老师布置的任务进行分析，准备相关知识的查找、学习，拟定学习和归纳总结的重点。完成项目计划书。具体内容包括以下几部分：l 实施计划准备了哪些相关知识？l 测试任务的原理说明l 小组任务分工l 完成该项任务的保障措施l 预期结果考核指标（过程考核之一）：教师检查学生拟定工作计划的能力，评定学生的学习、总结能力。三、项目实施p 光纤连接器和跳线的使用与测试1、插损测量电路的建立2、插入损耗测量 （1）用光功率计测量1310nm光源经尾纤输出在“a”点的光功率Pa；然后将信号接入连接器的输入端口；用光功率计测量经一对光连接器和光纤跳线器输出“b”点光功率Pb。记录测量结果，填入实验指导书中的表格，计算一对光连接器和光纤跳线器插入损耗值。连接器和光纤跳线使用与测试数据分析输入功率（dBm）输出功率（dBm）插入损耗（dB）Pa：Pb：Pa：Pc：数据分析如测量时，更换跳线端别后的差异。 （2）可以在“b”点之后，再接入一对光连接器和光纤跳线器，测量输出“c”点光功率Pc，观测大致的误差偏离值。p 可变衰减器的使用与测试1、 光可变衰减器最小衰减测量（1）首先将光可变衰减器的衰减量调整至最小。（2）用光功率计测量1310nm 光源经尾纤输出在“a”点的光功率Pa；然后将信号接入光可变衰减器的输入端口；用光功率计测量经光可变衰减器和光纤跳线器输出“b”点光功率Pb。记录测量结果，填入表格，计算光可变衰减器的插入损耗值。（注：光纤跳线衰减量0.3dB。）最小插入衰减测量及数据分析输入功率（dBm）输出功率（dBm）插入损耗（dB）Pa：Pb：数据分析2、光可变衰减器衰减调节范围在上述测试条件下，缓慢调节光可变衰减器，逐渐增加衰减量(避免调节过度使调节螺扣脱落)，测量输出“b”点端口稳定的光功率值。记录测量结果，计算光可变衰减器的衰减调节范围测量。衰减调节范围测量数据及分析输入功率（dBm）输出功率（dBm）插入损耗（dB）Pa：Pb：数据分析3、光可变衰减器回波损耗测量光可变衰减器回波损耗测试数据及分析被测件为输入功率Pa（dBm）空载b点输出功率Pb（W）耦合器输出隔离度Aab（dB）接入被测件b点输出功率PB（W）b点增加的输出功率PB -Pb被测件回波损耗L（dB）数据分析p 光无源器件在光链路中的连接和调整准备工作：使用两台发送波长分别为1310nm和1550nm 的“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”作为1310nm和1550nm光源。设置两台“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”线路编码工作方式为5B6B、输入数据为m序列。按图连接好测试设备，连接尾纤、连接器和光无源部件时注意定位销方向。1、 光信道电平调整调整和测量方法自拟。要求用光功率计测量“a”点和“b”点处对应的光功率分别为-25dBm。思考：如果要求提高输出点的光功率电平，需要采用什么器件？画出连接示意图。2、 光信道衰减量测量调整和测量方法自拟，记录和分析测量结果。3、 隔离度测量调整和测量方法自拟，记录和分析测量结果。4、 串扰测量调整和测量方法自拟，记录和分析测量结果。考核指标（过程考核之二）：操作流程、仪器设备使用方法、操作熟练度。四、 展示或汇报与评价学生报告测试方法、数据及其对数据的分析。展示过程中，报告人需概括地介绍测试方法，测试结果。在整个项目测试全过程中，注意观察各组学生的分工、测试过程，及时听取学生的提问，并对学生工作情况进行总体评价。注：学生展示时需要介绍操作步骤及操作完成情况。考核指标（过程考核之三）：展示汇报能力、表现力、概括思维能力等综合素质考核。学生项目展示评价表组别及成员学习、准备工作小组项目计划（20%）仪器设备使用规范的掌握、操作熟练程度等（30%）工作任务、技能训练目标完成情况（30%）计划的有效性说明、解决的重要问题、结果分析、成果展示（20%）教师评分评选今日之星 _。五、今天值日值日小组_，成员任务_。 注：实训结束后清点器材、设备及仪器仪表，并安排学生对工作现场进行清理。强化学生劳动纪律、工作制度。 六、小组实训报告每个小组提交一份l 项目测试的目标或待解决的问题l 准备工作l 实训内容、测试方法、简单操作过程及数据记录。l 数据、结果分析l 信息反馈填写见下表学生信息反馈（建议、意见、问题等）图片浏览：通信用光器件FC-APC光纤活动连接器ST-ST多模尾纤SC-SC光纤跳线FC光纤跳线MPX光纤活动连接器ST-ST多模尾纤2光纤跳线FC单模耦合器FC耦合器(光纤适配器) ST单模适配器 ST多模光纤适配器LC光纤适配器(光纤连接器)12耦合器实物照片SC转FC单模光纤适配器 FC-APC光纤适配器 法兰盘手持光衰减器衰减器发兰式固定衰减器 LC阴阳型衰减器 FC可调式衰减器 FC适配器-FC衰减器 在线式衰减器光分路器 光纤分路器 光开关 PIN光电二极管光CATV接收模块光发射模块实物图掺铒光纤放大器 20dB。（2）插入损耗L 它表示了定向耦合器损耗的大小。插入损耗等于输出光功率之和与输入光功率之比的分贝值，用L表示为 一般情况下，要求L0.5dB （3）分光比T 分光比等于两个输出端口的光功率之比，如从端1输入光功率，则端2和端3分光比 （3-16） 一般情况下，定向耦合器的分光比为11110。4、光隔离器与光环形器1光隔离器 光隔离器是保证光波只能正向传输，避免线路中由于各种因素而产生的反射光再次进入激光器而影响激光器的工作稳定性。 光隔离器主要用在激光器或光放大器的后面。 2光环形器 光环形器与光隔离起工作原理基本相同，只是光隔离器一般为两端口器件，而光环形器则为多端口器件。如图所示。光环形器示意图 光环形器为双向通信中的重要器件，它可以完成正反向传输光的分离任务。下图3示为光环形器用于单纤双向通信的例子。光环形器用于单纤双向通信示意图3光隔离器的性能指标 插入损耗和隔离度是光隔离器的两个主要性能参数，另还有回波损耗，偏振相关损耗和偏振模色散。 （1）插入损耗 插入损耗是指在光隔离器通光方向上传输的光信号由于引入光隔离器而产生的附加损耗。如果输入的光信号功率为Pi，经过光隔离器后的功率为Po，则插入损耗IL为显然，其值越小越好。（2）回波损耗 回波损耗是指由于构成光隔离器的各元件、光纤以及空气折射率失配引起的反射造成的对入射光信号的衰减。回波损耗RL为 其中，Pi为正向输入光隔离器的光信号功率，Pr为返回输入端口的光功率。 RL值越大越好。 （3）隔离度 隔离度是指在逆光隔离器通光方向上传输的光信号由于引入光隔离器而产生的损耗。其中，为反向输入光隔离器的光信号功率， 为反向通过光隔离器的光功率。隔离度越大越好。 （4）偏振相关损耗（PDL） 是指输入光偏振态发生变化而其他参数不变时，器件插入损耗的最大变化量。它是衡量器件插入损耗受偏振态影响程度的指标。 （5）偏振模色散（PMD） 是指通过器件的信号光不同偏振态之间的相位延迟。注：一般情况下，光通信系统对光隔离器的主要技术指标要求为：插入损耗1.0dB；隔离度35dB；回波损耗50dB；PDL0.2dB；PMD0.2ps。5、波长转换器使信号从一个波长转换到另一个波长的器件。 波长转换器根据波长转换机理可分为光电型波长转换器和全光型波长转换器。 （1）光电型波长转换器 如图所示。由于速度受电子器件限制，不适应高速大容量光纤通信系统。光电型波长转换器（2）全光型波长转换器 其波长转换技术主要由半导体光放大器（SOA）构成，如下图所示。 波长为1的光信号与需要转换为波长为2的连续光信号同时送入半导体光放大器，SOA对入射光功率存在增益饱和特性，结果使得输入光信号所携带的信息转换到2 上，通过滤波器取出2 光信号，即可实现从1到2 的全光波长转换。全光型波长转换器6、光开关光开关：能够控制传输通路中光信号通或断或进行光路切换作用的器件。 光开关一般包括两种：机械式光开关和电子式光开关。l 机械式光开关的开关功能是通过机械方法实现的。利用电磁铁或步进电机驱动光纤、棱镜或反射镜等光学元件实现光路切换。 优点是插入损耗小，隔离度高，串扰小，适合各种光纤，技术成熟；缺点是开关速度较慢，体积较大。l 电子式光开关利用磁光效应、电光效应或声光效应实现光路切换的器件。 优点是开关速度快，易于集成化；缺点是插入损耗大，串扰大，只适合单模光纤。 7、光滤波器光滤波器：在光纤通信系统中，只允许一定波长的光信号通过的器件。如果所通过的光波长可以改变，则称为波长可调谐光滤波器。 目前，结构最简单、应用最广的光滤波器是F-P腔光滤波器。 光滤波器的结构有两类，干涉滤波器和吸收滤波器。 8、光纤光栅光纤光栅是利用光纤中的光敏性而制成的。 光敏性是指当外界入射的紫外光照射到纤芯中掺锗的光纤时，光纤的折射率将随光强而发生永久性改变。人们利用这种效应可在几厘米之内写入折射率分布光栅，称为光纤光栅。 光纤光栅最显著的优点是插入损耗低，结构简单，便于与光纤耦合，而且它具有高波长