光纤通信实验讲义

1、实验1 光纤结构和分类 一、实验目的1、了解光纤通信实验原理箱各个模块的功能及用法2、了解光功率计的使用方法3、掌握单模光纤和多模光纤的特性二、实验原理光纤是光波的传输媒质，其结构如图2.1所示。按光纤中传输模式的多少，光纤可分为多模光纤和单模光纤两类。在单模光纤中只能传输一个模式，多模光纤则能承载成百上千个模式。单模光纤：中心玻璃芯较细（510m），只能传一种模式的光。单模光纤可提供最大的信息载容量，单模光纤的折射率可选用阶跃型分布，也可选用梯度型分布，目前商用的常规单模光纤，一般选用阶跃型折射率分布。阶跃型单模光纤是高带宽、低损耗的优质光纤，这种光纤适合长距离光传输。多模光纤：中心玻璃芯较

2、粗(50 或62.5m)，耦合入光纤的光功率较大，可传多种模式的光。但其模间色散较大，每一种模式到达光纤终端的时间先后不同，造成了脉冲的展宽，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。除此之外，多模光纤弯曲损耗比较大。三、实验仪器光纤通信实验箱1台，光功率计1台，FC/PC光纤跳线1根，导线1根 四、实验内容及步骤1、 关闭实验系统，按以下方式用连接导线连接数字信号源模块（数字信号输出）P300 P1001310数字光发模块（数字光发信号输入）2、用光纤跳线连接1310nm光发模块和光功率计。3、将1310nm光发模块的J100

3、第一位拨到ON，第二位拨到OFF，将1310nm光发模块的RP100逆时针旋转到最大。4、将1310nm光发模块的101设置为“数字”。5、打开系统电源。将数字信号源输第一路的拨码开关U311依次一个个拨到”OFF”状态，即令输入到1310nm数字光发模块的信号从“”依次到“”6、观测并记录光功率计的读数P。五、实验数据及结果记录实验数据P数字信号源状态光功率（mW)光功率（dBm）六、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、在插拔光纤跳线时一定要水平的轻轻的插拔，切勿弯折。在插之前要将光纤跳线的凸部和光纤活动连接器的凹部对准后再插入。七、思考题1、若测出的光

4、功率数据偏小，原因是什么？2、为什么要将101设置为“数字”，如果设置成“模拟”，测得的光功率会怎样？实验2 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、实验仪器及器件光纤通信实验系统1台，光功率计1台，光纤活动连接器1个，FC/PC型光纤跳线2根。三、实验原理光纤活动连接器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与设备之间、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。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

5、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。按结构不同分有FC型、ST型、SC型、PC型等等。1FC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

6、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。2PC型光纤连接器PC型（直接接触型）单模光纤连接器。这种连接器是为克服FC型连接器的缺点而设计的。

7、它是将插针套管端面抛磨成凸球面，使被连接的两根光纤的端面直接接触。这样，它的插入损耗小、反射损耗大、性能稳定可靠。PC型光纤连接器用于高速数字传输系统。FC型连接器插针套管的端面也可研磨抛光成凸球面，此时称为FCPC型光纤连接器。3SC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

8、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。4ST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。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。四、实验内容1介绍光纤

9、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。六、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。五、实验步骤1关闭实验系统。按以下方式用连信号连接导线连接：数字信号源模块（数字信号输出一）P300P1001310数字光发模块（数字光发信号输入）2用光纤跳线连接1310nm光发模块和光功率计。3将1310nm光发模块中的J100第一位拨到ON，第二位拨为OFF，将1310nm光发模块中的RP100逆时针旋到最大。4将1310nm光发模块的J101设置为“数字”。5打开系统电源。将数字信号源输第一路的拨码开关U311全拨到“OFF”状

10、态，即输入到1310nm数字光发模块的信号始终为“1”。6观察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。六、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实验过程中切勿任意弯折光纤跳线。七、实验报告 1记录实验参数P1、P2。按公式P=P1-P2，得到光纤活动连接器的插入损耗P。2记录数据取35组的平均值，分析误差及原因。实验3 电话语音光纤传输系统 一、实验目的1、了解电话语音信号光纤系统的通信原理2、了解完整的电话语

11、音信号光纤通信系统的基本结构3、了解用户接口电路的原理二、实验原理本实验系统的电话系统采用热线电话的工作模式：其中任意一路摘机后（假定是甲路），另一路将振铃（假定是乙路），而电话甲将送回铃音。当乙路摘机后，双方进入通话状态。当其中一路挂机后，另一路将送忙音，当两部电话机都挂机后通话结束。三、实验仪器光纤通信实验箱1台，电话2部，FC/PC光纤跳线2根，导线若干四、实验内容及步骤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。 2、将1310nm光发模块的J101设置为“模拟”。3、将1310nm光收模块的RP106顺时针旋到最大，RP107逆时针旋到最大。4、同理，

12、按1、2、3操作步骤来设置1550nm的光发模块和1550nm的光收模块。5、连接导线的连接方式如下：电话甲（模拟电信号输出）P514P1041310nm光发模块（模拟电信号输入，模拟光信号输出）1310nm光收模块（模拟光信号输入，模拟电信号输出）P105P517电话乙（模拟电信号输入）电话乙（模拟电信号输出）P516P2041550nm光发模块（模拟电信号输入，模拟光信号输出）1550nm光收模块（模拟光信号输入，模拟电信号输出）P205P515电话甲（模拟电信号输入）6、打开系统电源，摘起两部电话（如果听到嘟嘟的忙音，请将两部电话挂好后重新摘起），测试两部电话的通话情况。7、根据通话效果

13、，调整仪器旋钮，将1310nm光收发模块和1550nm光收发模块调为无失真传输状态。8、关闭系统电源，拆除实验导线。将各实验仪器摆放整齐。五、实验报告叙述热线电话的通话流程。六、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、在插拔光纤跳线时一定要水平的轻轻的插拔，切勿弯折。在插之前要将光纤跳线的凸部和光纤活动连接器的凹部对准后再插入。七、思考题1、若电话不能通信，请分析导致的原因有哪些？2、若听到的噪声太大，说明什么问题，应如何调节旋钮？3、若听到的声音很小，说明什么问题，应如何调节旋钮？实验4 图像光纤传输系统一、实验目的1.了解图像信号光纤系统的通信原理。2.了

14、解完整的图像信号光纤通信系统的基本结构。二、实验仪器光纤通信实验系统1台，监视器1台，摄像头1个，光纤跳线1根，示波器1台。三、实验原理因为视频信号的带宽为06Mhz相对于语音信号的03Khz来说宽了许多，因此光发射机和光接收机的要求更加严格。在实验中应该认真仔细的调整才能得到满意的图像传输效果。实验框图如下：光纤摄像头光发模块模拟信号输入端激光器光检测器光收模块模拟信号输出端监视器光纤图像传输框图四、实验内容1.图像信号的单光纤传输五、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。2.将模拟信号源模块的正弦波（P410）连接到1310nm光发模块的P1

15、04。3.把1310nm光发模块的J101设置为“模拟”。4.将模拟信号源模块的开关J400的调到1K端。5.将1310nm光收模块的RP106顺时针旋到最大，RP107逆时针旋到最大。6.打开系统电源，用示波器观测模拟信号源模块的TP402,调节模拟信源模块的RP400，使信号的峰值为2V。7.用示波器观测模拟信号源的TP402和1310nm光收的TP108,调节1310nm光发的RP104使TP108的波形和TP402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.用视频连接线连接摄像头和1310nm光发模块的P104。再用视频连接线连接1310nm模拟输出和监视器。9.打