《光纤通信》实验指导书.doc

光纤通信实验指导书 光纤通信实验指导书实验一光纤活动连接器 一、实验目的1.了解光纤活动连接器在光纤通信系统中的作用2.了解光纤的各种性能参数。 二、实验内容1.介绍光纤活动连接器的特点与作用。 2.介绍光纤活动连接器的分类。 3.测量光纤活动连接器的插入损耗。 三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。 2.光纤活动连接器1个。 3.FC/PC型光纤跳线2根.。 四、实验原理光纤活动连接器即光纤适配器，又叫法兰盘，是光纤传输系统中光通路的基础部件，是光纤系统中必不可少的光无源器件。 它能实现系统中设备之间、设备与仪表之间，设备与光纤之间以及光纤与光纤之间的活动连接，以便于系统接续、测试、维护。 它用于光纤与光纤之间进行可拆卸（活动）连接的器件。 它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小。 目前，光纤通信对活动连接器的基本要求是插入损耗小，受周围环境变化的影响小，易于连接和拆卸，重复性、互换性好，可靠性高，价格低廉。 光纤通信使用的光连接器按纤芯插针、插孔的数目不同分有单芯活动连接器和多芯活动连接器两类；单芯活动连接器的基本结构是插针和插孔。 由光纤连接损耗的计算可知，影响损耗的主要外在因素是相互连接的两根光纤的纤芯之间的错位和倾斜，所以在连接器的结构中，要求插针中的纤芯与插孔有很高的同心度，相连的两根插针在插孔中能精确的对准。 光连接器的类型有FC、SC、ST等，主要根据散件的形状来区分。 FC螺纹连接，旋转锁紧；SC轴向插拨矩形外壳结构，卡口锁紧；ST弹簧带键卡口结构，卡口旋转锁紧。 各连接器插针套管的端面也可研磨抛光成平面、凸球面及一定角度面，此时根据插针套管的端面研磨的形状区分又可以分为PC、UPC、APC。 PC平面；UPC球面；APC8度面。 例如FC/PC型即为:螺纹连接，插针套管截面为平面的连接器。 如图3-1为FC/APC型单模光纤活动连接器。 图3-1FC/APC型单模光纤活动连接器1.FC型活动连接器FC型（平面对接型）光连接器。 这种连接器插入损耗小，重复性、互换性和环境可靠性都能满足光纤通信系统的要求，是目前国内广泛使用的类型。 FC型连接器结构采用插头转接器插头的螺旋耦合方式。 两插针套管互相对接，对接套管端面抛磨成平面，外套一个弹性对中套筒，使其压紧并且精确对中定位。 FC型光连接器制造中的主要工艺是高精度插针套管和对中套筒的加工。 高精度插针套管有毛细管型、陶瓷整体型和模塑型三种典型结构。 对中套筒是保证插针套管精确对准的定位机构。 FC型单模光纤连接器一般地分螺旋耦合型和卡口耦合型两种。 FC型单模光纤连接器所连接的两根光纤端面是平面对接，端面间的空气气隙会产生菲涅尔反射。 反射光反射到激光器会引起额外的噪声和波形失真，而端面间的多次反射还会引起插入损耗的增加。 2.SC型光纤连接器SC型（矩形）光纤连接器。 SC型矩形光纤连接器采用新型的直插式耦合装置，只需轴向插拔，不用旋转，可自锁和开启，装卸方便。 它体积小，不需旋转空间，能满足高密封装的要求。 它的外壳是矩形的，采用模塑工艺，用增强的PBT的内注模玻璃制造。 插针套管是氧化锆整体型，将其端面研磨成凸球面。 插针体尾入口是锥形的，以便光纤插入到套管内。 SC型矩形连接器的装配一般分选择套管、光纤处理、光连接器与光纤的连接、套管端面处理等各步骤。 3.ST型光纤连接器ST型连接器是一种卡口式的连接器，它采用带键的卡口式紧锁机构，确保每次连接均能准确对中。 插针直径为2.5mm，其材料可为陶瓷或金属。 它可在现场安装，也可在工厂预装成光纤组件。 目前ST型活动连接器的插入损耗典型值为0.3dB，最大值为0.5dB；其后向反射损耗在一般情况下为-31dB，但在端面作精细处理后，可-40dB。 图3-2列出了几种常见法兰类型。 图3-2几种常见法兰类型单模光纤连接器产品，一般地应标明连接器名称、型号、接光纤类型、工作波长、光纤尺寸、光纤根数、首次使用插入损耗、温度范围、耦合方式（螺旋、卡口、插拔式）以及端面处理、装配方式等等。 光连接器的指标有插入损耗、回波损耗、重复性和温度范围等 五、实验注意事项在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。 六、实验步骤1.在实验系统断电的情况下，用信号连接线连接数字信号源模块数字信号输出口P91(D1)和1310nm数字光发模块数字光发信号输入口P261。 2.用光纤跳线连接1310nm光发和光收接口，并将1310nm光收模块开关K3打到“光功率计”。 3.将1310nm光发模块的J1第一位拨到“ON”，第二位拨到“OFF”，将1310nm光发模块的RP300顺时针旋到最大，使输出光功率最大。 4.将1310nm光发模块的开关K1设置为“数字”。 5.打开系统电源。 将数字信号源输出第一路的拨码开关U42全拨到“ON”状态，即输入到1310nm数字光发模块的信号始终为“1”。 6.观测并记录光功率计的读数P1。 7.关闭系统电源。 在光纤跳线和光功率计之间插入一个光纤活动连接器。 8.打开系统电源。 观察并记录光功率计的读数P2。 9.关闭系统电源，拆除实验导线，将各实验仪器摆放整齐。 七、实验报告1.记录实验参数P 1、P2。 按公式P=P1-P2，得到光纤活动连接器的插入损耗P。 实验二模拟信号光纤传输系统 一、实验目的1.了解模拟信号光纤系统的通信原理。 2.了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构。 3.掌握各种模拟信号的传输机理。 二、实验内容1.通过不同频率的正弦波、方波、三角波信号进行光传输实验。 三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。 2.示波器1台。 3.光纤跳线1根。 四、实验原理本实验中将模拟信号源输出的正弦波、三角波、方波信号通过光纤进行传输。 模拟信号源的电路如图20-1图20-1模拟信号源电路原理图图中P101是输入的方波信号，输入的方波信号有两种频率可选1K、2K。 P102是三角波的输出端，P103是正弦波的输出端。 模拟信号也可以通过PCM编码后变成数字信号。 然后，再送入光发射模块数字信号端进行传输。 接收到信号后再送入PCM译码模块，得到模拟信号。 这种传输方法将在后面的实验中进行。 五、实验注意事项1.在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。 2.不要带电插拔信号连接导线。 六、实验步骤1.关闭系统电源，用光纤跳线连接1310nm光发模块和1310nm光收模块，并将1310nm光收模块开关K3打到“光收”。 2.将模拟信号源模块的正弦波输出口P103连接到1310nm光发模块的模拟信号输入端P304。 3.把1310nm光发模块的K1设置为“模拟”。 4.将模拟信号源模块的频率选择开关K2的调到“1K”端。 5.将1310nm光收模块的RP1（接收灵敏度的调节旋钮，逆时针旋转时输出信号减小）顺时针旋到最大，适当调节RP4（调节电平判决电路的门限电压）。 6.打开系统电源，用示波器观测模拟信号源模块的P103，调节模拟信源模块的“输出幅度”旋钮，使信号的峰-峰值为2V。 7.用示波器观测模拟信号源的P103和1310nm光收的P242，调节1310nm光发的RP281（输入信号衰减大小的调节旋钮），使P242的波形和P103的相同，且幅值最大。 此时，1310nm光收发模块无失真的传输模拟信号。 8.关闭系统电源，拆除实验导线。 将各实验仪器摆放整齐。 七、实验报告1.记录P 242、P103各测试点的波形。 综合实验4路数据两路电话光纤综合传输系统实验 一、实验目的1.掌握变速率时分复用的实现方法。 二、实验内容1.了解速率时分复用的原理及实现方法。 三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。 2.示波器1台。 3.波分复用器2个。 4.法兰盘1个5.电话2部。 四、实验原理本实验是综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、PCM编译码实验、波分复用四个实验，具体的实验原理可以参看实验 二十七、实验 三十、实验 三十三、实验二十六。 五、实验注意事项1.在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。 2.不要带电插拔信号连接导线。 六、实验步骤1.关闭系统电源。 2.将光端FPGA的K6设置为“内部”，全局开关1设置为“OFF”。 电端FPGA全局开关2设置为“OFF”按如下框图连接实验系统。 3.将1310nm光发模块的J1第一位拨为“ON”，第二位拨为“OFF”，K1设置为“数字”，RP300顺时针旋到最大。 将1310nm光收模块的RP1顺时针旋到最大。 4.将1550nm光发模块的J2第一位拨为“ON”，第二位拨为“OFF”，K5设置为“数字”，RP603顺时针旋到最大。 将1550nm光收模块的RP271顺时针旋到最大。 5.实验连线方式如下纤传输系统”中电话的连线方式。 4.波分复用器的连接方式参考实验二十七。 5.串口软件的使用方法见附录四。 6.打开系统电源。 调节1