光纤通信实验讲义Word文档格式.docx
《光纤通信实验讲义Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光纤通信实验讲义Word文档格式.docx（18页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
1550nm光端机部分与其相同）
1、电路部分操作：
1）关闭系统电源，用实验导线连接模拟信号源的正弦波输出端口和1310nm光发送模块的模拟信号输入端口。
2）将光发送模块中的激光器注入电流可调电阻R277逆时针旋转到头（即箭头最小端），将输入模拟信号衰减调节电阻R258逆时针旋转到头（即箭头最小端），使模拟驱动电流达到最小值及输入信号达到最小值。
3）将单刀双掷开关S200拨向模拟传输方向（右边），短接跳线J200，使光发模块传输模拟信号。
2、光路部分操作：
1）将跳线帽（J200）拨出，使其处于断开状态，在测量挂片（NS201、NS200）上串接上一电流表。
2）在1310nmTX端用光跳线连接到光功率计，同时打开光功率计电源开关。
（注意操作要小心）
3、打开交流电源开关。
4、调节电位器R258到适当位置，送入稳定的模拟信号，以便激光器发送信号。
5、慢慢调节电位器R277使所测得的电流为下表中数值，依次测量对应的光功率值。
并将测得的数据填入下表。
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
I（mA）
P（uW）
P（dBm）
6、完实验后关掉各交流电开关。
7、拆下光跳线及光功率计，拆到实验导线，将实验箱还原。
8、将各仪器摆放整齐。
第二部分：
光纤熔接机的使用：
1、取出光纤熔接机，接上电源。
2、开机
1）.取下监视器的保护盖板
2）.将监视器翻转上来，调整好角度
3）.打开电源开关。
使用交流电时开关拨向“-”；
使用直流电时开关拨向“0”。
4）.预热20分钟
5）.按“清洁”键，观察显示屏
3、选择模式，根据光纤的不同，可选择SM（单模）和MM（多模）模式以及OTH（自选模式）
4、制作光纤
1）.将任一光纤用酒精擦拭以后从热缩套管中穿过，用剥线钳除去光纤涂覆层，再次采用酒精擦拭
2）.使用熔接机的光纤切割器进行光纤的切割，以避免光纤断面出现缺口、裂缝、尖角或角度偏差对熔接产生影响。
5、放置光纤
1）.拨动手轮，使X、Y微动台处于中间位置。
2）.打开防风罩，打开左右光纤夹板，并检查光纤有没有发生扭曲。
3）.将两根光纤小心放入左右V型槽底部
4）.关闭防风罩
6、光纤对准
1）.调节Z向手轮，移动光纤使之进入屏幕中央
2）.检查光纤端面是否垂直、平整。
3）.按“CLEAN”清除灰尘和残留物
4）.移动光纤至打火点，使两端面向距1-2mm
5）.调节X,Y测微头，使两根光纤相互靠拢
6）.反复按“X/Y”切换画面，调节X,Y微测头，使光纤相互靠拢
7）.光纤对准后，观察其端面是否在打火点，并使两光纤的端面间隔在0.5-1mm之间
7、光纤熔接
1）.按下熔接键，进行光纤的熔接
2）.熔接后进行观察，是否熔接成功
六、实验结果
1、分别画出1310nm激光器和1550激光器的P-I曲线，并比较其异同处。
2、整理所有实验数据，参考图1-1画出P-I曲线。
实验二模拟/数字信号电—光、光—电转换传输实验
1、了解模拟/数字光纤通信的通信原理
2、掌握模拟/数字信号的传输机理
3、初步了解完整光纤通信系统的基本组成结构
4、用示波器观察各种传输信号的波形
5、使用实验系统中提供的各种信号进行光传输实验
示波器，RC-GT-III型光纤通信实验系统。
本实验主要使用光纤完成模拟信号与数字信号的传输，其原理如图所示
模拟信号光纤传输方式
数字信号光纤传输框图
模拟信号传输部分
1、关闭系统电源，把光跳线分别连接到1310的TX和RX端。
2、将模拟信号源模块的正弦波或三角波、方波连接到光发送模块的模拟信号输入端口（P203）。
3、把开关S200拨到模拟传输端，短接跳线J200。
4、打开系统电源，用示波器在光接受模块的模拟信号输出端口观察输出信号。
5、通过电位器R257（调节直流分量电平）及R242（增益调节）得到最佳传输的模拟信号。
6、用示波器观测传输前后的波形
数字信号传输部分
2、将固定速率数字信号源模块的D1或D2、D3、FS、BS连接到光发送模块的数字信号输入端口（P202）。
3、把开关S200拨到数字传输端。
4、打开系统电源，用示波器在光接受模块的数字信号输出端口观察输出信号。
5、通过电位器R257（调节判决直流电平）及R242（增益调节）得到最佳传输的数字信号。
6、用示波器观测传输前后的两波形。
1、画出模拟信号传输前后的波形
2、画出数字信号传输前后的波形
实验三固定速率时分复用/解复用实验
1、实验目的
1、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。
2、掌握固定速率时分复用的同步复接原理。
3、掌握固定速率时分复用的数字分接原理。
2、实验仪器
示波器，RC-GT-III型光纤通信实验系统。
3、基本原理
（1）数字复接的基本组成：
在实际应用中，通常总是把数字复接器和数字分接器装在一起做成一个设备，称为复接分接器（缩写为Muldex）。
在这里我们首先讨论数字复接器。
数字复接器的基本组成如图1-1所示。
图1-1数字复接器的基本组成
数字复接器的作用是把两个或两个以上的支路数字信号按时分复接方式合并成为单一的合路数字信号。
数字复接器由定时、调整和复接单元所组成。
定时单元的作用是为设备提供统一的基准时间信号，备有内部时钟，也可以由外部时钟推动。
调整单元的作用是对各输入支路数字信号进行必要的频率或相位调整，形成与本机定时信号完全同步的数字信号。
复接单元的作用是对已同步的支路信号进行时间复接以形成合路数字信号。
复接方式：
将低次群复接成高次群的方法有三种；
逐比特复接，按码字复接，按帧复接。
在本实验中，由于速率固定，信息流量不大，所以我们所应用的方式为按码字复接，下面我们把这种复接方式作简单介绍。
按码字复接：
对本实验来说，速率固定，信息结构固定，每8位码代表一“码字”。
这种复接方式是按顺序每次复接1个信号的8位码，输入信息的码字轮流被复接。
复接过程是这样的：
首先取第一路信息的第一组“码字”，接着取第二路信息的第一组“码字”，再取第三信息的第一组“码字”，轮流将3个支路的第一组“码字”取值一次后再进行第二组“码字”取值，方法仍然是：
首先取第一路信息的第二组码，接着取第二路信息的第二组码，再取第三路信息的第二组码，轮流将3个支路的第二组码取值一次后再进行第三组码取值，依此类推，一直循环下去，这样得到复接后的二次群序列，这种方式由于是按码字复接，循环周期较长，所需缓冲存储器的容量较大。
（2）数字分接的基本组成：
在这里我们继续讨论数字分接器。
数字分接器的基本组成如图1-4所示。
数字分接器的作用是把一个合路数字信号分解为原来支路的数字信号。
图1-3数字分接器的基本组成
（3）所用实验模块的结构原理：
本实验使用固定速率信号源，固定速率时分复用复接端接口及固定速率时分复用分接端接口三个模块。
（1）固定速率信号源
此模块产生三路码速率为64k的单极性不归零码（NRZ），数字信号帧长为8位，其中两路可作为数字信息，每路8位，另外8位中的7位可作为为集中插入帧同步码。
通过拨码开关，可以很方便地改变要传送的码信息并由发光二极管显示出来。
（2）固定速率时分复用的复用端接口
本实验所用到的模块组合是固定速率时分复用的复用端,这些模块产生三路信号时分复用后的FY_OUT信号。
（3）固定速率时分复用分接端接口
分接端输入单极性非归零信号，由位同步信号提取电路和帧同步信号产生器产生位同步时钟信号（BS）和帧同步信号（FS），通过BS、FS这把两路数据信号从时分复用信号中分离出来，两个8位的并行数据信号，两个并行信号驱动16个发光二极管，左边8个发光二极管显示第一路数据，右边8个发光二极管显示第二路数据，二极管亮状态表示“1”，熄灭状态表示“0”。
4、实验内容与步骤
1、关闭系统电源，取三根短实验导线将（固定速率数字信号源模块）的输出端D1、D2、D3、分别对应接到（固定速率时分复用复接端）接口D_IN1、D_IN2、D_IN3。
2、打开电源，将示波器的A通道探头接FS，B通道探头接BS，分别记录示波器双通道的波形，分析它们的对应关系。
3、将示波器的A通道探头分别接FS、BS，B通道探头分别接D_IN1、D_IN2、D_IN3，分别记录示波器双通道的波形，分析它们的对应关系。
4、将示波器的A通道探头接FY-OUT，B通道探头分别接FS、BS，分别记录示波器双通道的波形，分析它们的对应关系。
5、将示波器的A通道探头接FY-OUT，B通道探头分别接D_IN1、D_IN2、D_IN3，分别记录示波器双通道的波形，分析它们的对应关系。
6、关闭电源，取出光跳线，把光跳线分别连接到1310的TX和RX端。
7、将FY_OUT连接到光发送模块的数字信号输入端口（P202）。
8、把开关S200拨到数字传输端。
9、打开系统电源，用示波器在光接受模块的数字信号输出端口观察输出信号。
10、通过电位器R257（调节判决直流电平）及R242（增益调节）得到最佳传输的数字信号。
11、用一根短实验导线将数字信号输出端口接到接收端固定速率时分复用分接端接口FY_IN。
12、将发送端的D3端口所对应的八位拨码开关拨成帧同步码（7位巴克码1110010）。
13、观察解复用结果。
5、实验结果
用示波器观察波形是否和理论相一致。
1、接上示波器观察D1、D2、D3的波形，记录下来。
2、接上示波器观察FY_OUT的波形
3、接上示波器观察FS的波形
4、对比复用和单个波形的关系。
5、观察固定速率时分复用分接模块的LED灯显示的结果是否与固定速率数字信号源模块的LED灯结果一致。
实验四波分复用（WDM）光纤通信系统实验
1、了解光纤接入网波分复用原理。
2、掌握波分复用技术及实现方法。
二、实验仪器
1、RC-GT-III光纤通信原理实验箱
2、双踪模拟示波器
3、FC-FC波分复用器两个
4、FC-FC法兰盘一个
三、基本原理
WDM技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率（或波长）不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输；
在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。
由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立的（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。
波分复用系统原理图如图18-1所示。
图4-1WDM原理图
完整的WDM系统由以下两类部分组成：
一类是WDM分波前后所须的元件，如EDFA、Mux／DeMux（Multiplexer／DeMultiplexer，合波／分波多工器）便属此类；
一类是WDM的应
用，如OADM（OpticalAdd／DropMultiplexer，光塞取多工器）、OXC（OpticalCrossConnects，光交换链接器）。
EDFA是WDM系统中最重要的元件之一，不需经光电转换便可放大光能量。
在EDFA的制造上是以常规石英系光纤为母材掺进铒离子，由于铒离子的掺入，提供了一个1550nm的能带，使得原本的讯号和高功率泵激激光（pumpinglaser，波长980nm或1480nm，功率10—1500mW）得以提高光讯号的强度，而不需将光讯号转成电讯号后才得以放大。
Mux／DeMux是WDM系统使用中不可或缺的两种元件。
也就是我们常说的复用、解复用器。
DWDM使光导纤维网络能同时传送数个波长的讯号，而Mux则是负责将数个波长汇集至一起的元件；
DeMux则是负责将汇集至一起的波长分开的元件。
OADM是WDM系统中一个重要的应用元件，其作用是在一个光导纤维传送网络中塞入／取出（Add-Drop）多个波长信道；
置OADM于网络的结点处，以控制不同波长信道的光讯号传至适当的位置。
OXC设置于网络上重要的汇接点，汇集各方不同波长的输入，再将各讯号以适当的波长输送至合适的光导纤维中。
它可提供光导纤维切换（Fiberswitching，连接不同光导纤维，波长不转换）、波长切换（Wavelengthswitching，连接不同光导纤维，波长经转换）、及波长转换（Wavelengthconversion，输出至同一光导纤维，波长经转换）三种切换功能。
OXC并提供路由恢复、波长管理、及话务弹性调度。
单模光纤的传输谱分为四个窗口：
①1280～1350nm，简单可称为13lOnm窗口，也称第二波段；
②1530～1560nm，简称为1550nm窗口，也称为第三波段或C波段；
③1560～1620nm，简称为第四波段或L波段；
④1350～1530nm，简称为第五波段。
考虑到单模光纤在1310nm附近具有最低色散，且在1550nm波长处具有最低损耗。
本实验实现方案是：
波分复用系统的两个光载波的波长分别采用1310nm和1550nm。
实验原理框图如图4-2。
（A）双模拟信号的波分复用传输
（B）模拟信号、数字信号的波分复用传输
（C）双数字信号的波分复用传输
图4-2波分复用系统实验框图
四、实验内容与步骤
注意※：
1．波分复用器属易损器件，应轻拿轻放。
2．光器件连接时，注意要用力均匀。
检测模拟传输通道方法如下：
通过电位器R257（调节直流分量电平）及R242（增益调节）得到最佳传输的模拟信号。
5、对1550端进行检测，方法同上。
检测数字传输通道方法如下：
2、将固定速率数字信号源模块的FS或BS连接到光发送模块的数字信号输入端口（P202）。
通过电位器R257（调节判决直流电平）及R242（增益调节）得到最佳传输的数字信号。
第三部分：
双模拟信号的波分复用（图4-2-A）：
1.电气实验导线的连接：
关闭系统电源，将1310nm光端机的模拟信号源正弦波输出端与1310nm光发送模块的模拟信号输入端口（P203）连接；
将1550nm光端机的模拟信号源正弦波输出端与1550nm光发送模块的模拟信号输入端口（P203）连接；
分别将两个光发送模块的开关S200拨向模拟传输端。
2.光路部分的连接：
1）取下1310nm光发/光收端口上的红色橡胶保护套；
2）取一只波分复用器，取下其双光纤端的两根光纤的橡胶保护套；
3）将波分复用器的1310端与1310nm光发送端口（1310nmTX）的法兰盘对接，即：
将光纤小心地插入法兰盘，在插入的同时保证光跳线的凸起部分与法兰盘凹槽完全吻合，然后拧紧固定帽即可；
4）同样将波分复用器的1550端与1310nm光接送端口（1310nmRX）的法兰盘对接。
5）用同样的方法将另一只波分复用器与1550nm光端机的连接。
6）取一只法兰盘，取下其两端的保护套，取下两只波分器单光纤端光纤的保护套，分别将它们与法盘连接好。
3.开启系统电源，分别用示波器观察1310光端机的模拟信号输出端与1550nm光端机的模拟信号输入端的波形和1310光端机的模拟信号输入端与1550nm光端机的模拟信号输出端的波形，调整两个光接收机的可调电位器（R257、R242），使输出波形达到最好。
第四部分：
模拟信号/数字信号的波分复用（图4-2-B）：
1、电气实验导线的连接：
关闭系统电源，将1310nm光端机的模拟信号源正弦波输出端与1310nm光发送模块的模拟信号输入端口（P203）连接，将S200拨向模拟传输端；
将1550nm光端机的固定速率信号源的BS输出端与1550nm光发送模块的数字信号输入端口（P202）连接，将S200拨向数字传输端。
2、光路部分的连接，与第一部分的连接相同。
3、开启系统电源，分别用示波器观察1310光端机的数字信号输出端与1550nm光端机的数字信号输入端的波形和1310光端机的模拟信号输入端与1550nm光端机的模拟信号输出端的波形，调整两个光接收机的可调电位器（R257、R242），使输出波形达到最好。
第五部分：
双数字信号的波分复用（图4-2-C）：
关闭系统电源，将1310nm光端机的固定速率信号源的FS输出端与1310nm光发送模块的数字信号输入端口（P202）连接，将S200拨向数字传输端；
3、开启系统电源，分别用示波器观察1310光端机的数字信号输出端与1550nm光端机的数字信号输入端的波形和1310光端机的数字信号输入端与1550nm光端机的数字信号输出端的波形，调整两个光接收机的可调电位器（R257、R242），使输出波形达到最理想状态。
第六部分：
完成实验:
1．做完实验后依次关掉交流电开关，拆除导线。
2．拆除波分复用器并将各实验仪器摆放整齐。
五、实验结果
1、记录，并分别画出传输前后的波形。
六、思考题
1、光时分复用与光波分复用有何异同点?
2、如果采用多个波长进行波分复用，则对光源和波分复用器有何要求?
实验五图像、声音光纤传输系统单/双光纤传输系统实验
1、学习并掌握图像和声音的双光纤传输技术。
2、学习并掌握图像和声音的单光纤传输技术。
3、更加熟悉WDM的使用。
4、掌握时分复用技术和波分复用技术的灵活搭配使用。
1、RC-GT-III光纤通信原理实验箱
2、视频信号源（如：
摄像头，VCD，DVD等）
3、音频信号源（如：
摄像头，VCD，DVD，CCD）
4、视频监视器（如：
电视机等）
5、音频监听器（如：
电视机等）
6、双踪模拟示波器
7、FC-FC波分复用器两个
8、FC-FC法兰盘一个
9、FC-FC光纤跳线两根
10、专用音/视频连接线两根
光纤传输结构图如下所示：
（A）音/视频信号的双光纤传输
（B）音/视频信号的单光纤传输
图5-1音/视频的光纤传输示意图
四、实验步骤
注意※：
检测模拟传输通道，方法如下：
音/视频信号的双光纤传输（图5-1-A）：
1．电气实验导线的连接：
1）关闭系统电源，用专用音/视频连接线将VCD机的视频输出端（VIDEOOUT）与1310nm光发送模块的模拟信号输入端口（P203）连接；
将VCD机的音频输出端（AUDIOOUT）与1550nm光发送模块的模拟信号输入端口（P203）连接；
2）用专用音/视频连接线连接1550nm光收模块的模拟信号输出端口（P201）到电视机的音频输入端口（AUDIOIN），连接1310nm光收模块的模拟信号输出端口（P201）到电视机的视频输入端口（VIDEOOUT）。
2．光路部分的连接：
2）取一根光纤跳线，取下其端口的橡胶保护套；
3）
升级会员 