实验四光开关特性测量(精)

1、实验四光开关特性测量一. 实验目的1了解光开关的工作原理和内部结构。2 学习光开关的使用方法。二. 实验原理光开关是一种具有一个或多个可选择的传输端口， 可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。端口是指连接于光器件中允许光输入或输出的光纤或光纤连接器。光开关可用于光纤通信系统、光纤网络系统、光纤测量系统或仪器 以及光纤传感系统，起到开关切换作用。根据其工作原理，光开关可分为机械式和非机械式两大类。机械式光开关靠光纤或光学元件移动，使光路发生改变。它的优点是：插入损耗较低，一般不大于2dB;隔离度高，一般大于 45dB ;不受偏振和波长的影响。不足之处是：开关时间较长一般

2、为毫 秒数量级，有的还存在回跳抖动和重复性较差的问题。机械式光开关又可细分为移动光 纤，移动反光镜，移动耦合器等种类。非机械式光开关则依靠电光效应、磁光效应、声 光效应以及热光效应来改变波导折射率，使光路发生改变。这类开关的优点是：开关时 间短，达到毫微妙数量级甚至更低；体积小，便于集成。不足之处是插入损耗大，隔离 度低。本实验所用的光开关属于机械式中的移动反射镜2X2 类型。其外形如图 4.1 所示，结构示意图如图 4.2 所示。图 4.1 光开关的外形图4光纤2图 4.2 光开关的结构示意图这种光开关有四个输出端口，还有控制光路转换用的连接电源的正、负两个电极。 在这种移动反射镜型光开关中

3、，输入输出端口的光纤都是固定的，球面镜置于受外电场 控制的旋转器上。它依靠旋转球面反射镜，使输入光与不同的输出端口接通。当光开关 不接 DC5V 电压时，球面镜的位置如图 4.2（a）中所示。此时，端口 1 与 2、3 与 4 接 通。当光开关接上DC5V 电压时，球面镜旋转 90o,此时，端口 1 与 3、2 与 4 接通。 因此，通过此光开关可以达到光路切换的目的。三. 实验设备1. AV38124A 1.55 卩 m 单模调制光源2. AV38121A 1.31 卩 m 单模调制光源3. AV2498 光纤多用表4. 2X2 光开关5. 一条 2kM 的光纤链路和一条 10kM 的光纤链

4、路6. 光时域反射计（OTDR）7. 直流稳压稳流电源四. 实验步骤1. 按图 4.3 将各设备连接起来。2kM 的光纤链路和 10kM 的光纤链路分别通过光纤 活动连接器与光开关的端口 1、4 连接起来。光开关的端口 2 也通过光纤活动连接器接 入 OTDR的光输出端。球面镜4(a)10km 光纤链路2km 光纤链路图 4.3 光开关与 OTDR 组合测试图3 光开关工作电压电流的调整。光开关的工作电压为DC4.6V6.0V，工作电流为DC36mA 48mA。光开关的两电极先不接上稳压电源，调节稳压电源的输出电压：首先将稳流调节旋 钮旋钮顺时针调到最大，然后打开稳压源的电源开关，调节电压调节

5、旋钮，使输出直流 电压到约5V 左右。再反时针将稳流调节旋钮调到最小，光开关的正、负电极分别与直 流稳压电源的正、负极相接，并顺时针调节稳流调节旋钮到约 40mA 左右。注意：供给电压、电流不能超过光开关要求的工作电压、电流范围。否则会损坏光 开关。4 光开关的直流电源先不接通，打开 OTDR 的电源。调整 OTDR 的有关测量参数， 然后打开“ START/STOP键，OTDR 发出激光，在 OTDR 屏幕上可看见 10kM 光纤链 路的测量曲线。这说明光开关的端口 1、2 是连通的，并且可以双向传输光信号。（为什 么？）5关闭“ START/STOP”键， OTDR 停止发出激光， 接通光

6、开关的直流电源， 调整 OTDR的有关测量参数，然后打开“ START/STOP”键，OTDR 发出激光，在 OTDR 屏 幕上可看见 2kM 光纤链路的测量曲线。这说明光开关的端口4、2 是连通的，并且可以双向传输光信号。6.将 OTDR 接到光开关的端口 3,重复步骤（3）、（4）。类似可以证明光开关不接 电源时，端口 4、3 接通；接上电源后，端口 4、2 通。因此，实验证明：光开关不接 DC5V 电源时，端口 1 和 2、4 和 3 相通；接 上 DC5V电源后，端口 1 和 3, 4 和 2 相通。再测试光开关各通道对 1.55 卩 m LD 光源和 1.31 卩 m LD 光源的插

7、入损耗，请将下 面的测试数据填入表 4-1 中。7 用光纤多用表分别测出 1.55 卩 m LD 光源和 1.31 卩 m LD 光源的输出光功率 P。8.按图 4.3 将 1.31 卩 m LD 光源、1.55 卩 m LD 光源、光开关、光纤多用表和直流稳压稳流电源连接起来。1.31 卩 m LD 光源接光开关的端口 1, 1.55 卩 m LD 光源接光 开关的端口 4。光开关先不接通 DC5V 电源，此时端口 1 和 2、4 和 3 相通，用光纤多 用表在端口 2 和端口 4 分别测出输出光功率 P1-2、P4-3，从而测出光开关端口 1-2 对 1.31 卩 m LD 光源、光开关端

8、口 4-3 对 1.55 卩 m LD 光源的插入损耗 A1-2、A4-3。9 光开关接上 DC5V 电源，此时端口 1 和 3、4 和 2 相通，类似用光纤多用表在端 口 2和端口 4 分别测出光开关端口 1-3 对 1.31 卩 m LD 光源、光开关端口 4-2 对 1.55 卩 m LD 光源的插入损耗 A1-3、A1-4。10.断开光开关的 DC5V 电源，交换 1.31 卩 m LD 光源、1.55 卩 m LD 光源的位置，即 1.55 卩 m LD 光源接光开关的端口 1， 1.31 卩 m LD 光源接光开关的端口 4,用类似 方法测出光开关端口 1-2、1-3 对 1.55 卩 m LD 光源、光开关端口 4-24-3 对 1.31 卩 m LD 光源的插入损耗。五.实验报告1.测试光开关各通道的插入损耗时的相关结果填入表4-1 中。2.为什么用 OTDR 测出光纤链路的特性曲线，就说明这两个端口可以双向传输光信 号？3.如果要将一路光信号分时传输给两个不同的目标，或者一个探测器要分时检测两路光信号，应该将它们如何连接？4.对测试结果进行分析。图 4.3 光开关插入损耗测试图表 4-1 光开关各通道插入损耗测试数据表次数输出一次二次入口