发布时间 : 星期一 文章光纤部分实验报告 通信工程专业综合实验 - 图文更新完毕开始阅读725ce2f8581b6bd97e19eaa2
7.心得体会
在实验一中我们测量了半导体激光器的平均发送光功率和注入电流的关系，并绘制出了P-I特性曲线图，以及阈值电流对光信号传输的影响，通过动手操作，我对半导体激光器的发光原理有了更加深刻的认识。在实验二中了解数字光发端机平均发送光功率的指标要求，以及数字光发端机消光比的指标要求，通过动手操作，掌握了数字光发射机平均输出光功率和消光比的测试方法，使我对数字光发端机有了更深刻的理解。在实验三中，我们通过对不同幅度，不同频率的正弦信号进行光纤传输，使我了解了光纤模拟信号传输系统的组成和原理。在实验过程中，通过调整输入模拟信号的幅度和频率发现输出波形的变化，总结得出了结论。经过这三个实验，我对光纤传输系统有了更加全面的理解，也巩固了课堂上学到的知识。
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第7章 光无源器件特性测试 实验三 无源光耦合器特性测试
1．实验准备工作
（1）了解光耦合器的基本原理。
（2）预习光耦合器特性的测试方法。
2．实验目的
（1）了解光耦合器的工作原理及其结构。 （2）掌握光耦合器的正确使用方法。
（3）掌握光耦合器的主要特性参数的测试方法。
3．实验环境及相关设备
JH5002A+型光纤通信原理实验箱 1台 光功率计 1台 FC/PC 光纤活动连接器 2个 FC/PC Y型光分路/合路器（分光比10 : 90） 1个
4．实验基本原理
光耦合器又称为光定向耦合器（Directional Coupler），用于对光信号实现分路、合路、插入和分配，其工作机理是光波导间电磁场的相互耦合。 1）光耦合器的分类
光耦合器的种类很多，最基本的耦合器可以实现两波耦合。从结构上看，两个入口的光耦合器有如下几种类型。
第 1 类光耦合器件为微光元件型，这种类型多数采用自聚焦透镜为主要的光学构件，利用λ/4 的自聚焦透镜可以把汇聚或发散的光线变成平行光线，也可以把平行光线变成汇聚或发散的光线，这一特点可以用来实现两束光线的耦合。
第 2 类光耦合器件是利用光纤熔锥成形，用两根以上的光纤经局部加热融合而成，首先去掉光纤的覆层，再在熔融拉伸设备上平行安装两根光纤，局部加热融合，并渐渐将融合部分的直径从200 μm左右拉细到20～40 μm左右。由于这种细芯中的光场渗透到包层中，两个纤芯之间就会产生光的耦合，控制拉伸的程度即可以控制耦合比，附加损耗和分光比由光纤选型和熔融拉伸工艺所决定，借助计算机的精密控制，自动熔融拉伸设备可不间断地监测分光比和拉伸量，使制得的光纤耦合器平均插入损耗达 0.1 dB 以下，分光比精度达 1％以下。星形耦合器是这种结构最典型的一种形式，如图7-15所示。
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第 3 类光耦合器件采用光纤磨抛技术，将两根光纤磨抛后的楔形斜面对接胶黏，再与另一根光纤的端面黏结。其附加损耗可以低于 1 dB，隔离度大于 50 dB，分光比可由 1 : 1至1 : 100。
第 4 类光耦合器件用平面波导技术实现，运用先进的平面薄膜光刻、扩散工艺，可得到一致性好、分光比精度也高的光耦合器，但耦合到光纤的插入损耗较大。
在上述各类光耦合器中，熔锥型光纤耦合器制作方便，容易与外部光纤连接，能耐受较高的机械振动和温度变化，且价格便宜，因此这种类型的光耦合器件应用最多。 2）2×2单模光纤耦合器的结构
2×2单模光纤耦合器方框图如图 7-16所示。
2×2 单模光纤耦合器按应用目的可分别制成性能不同的两类器件，一类是光分路器/合路器，另一类是波分复用器（又称光分波器/合波器）。光分路器/合路器工作于一个波长，对光信号实现分路、合路；而波分复用器则工作于两个或两个以上不同的波长，实现不同波长光信号的合路或根据波长进行光信号的分路。 3）光分路器/合路器的性能指标
当光分路器/合路器工作于一个波长时，假设光源接于端口 1，则光功率耦合到端口3 和2，几乎没有光功率折返过来耦合到端口4；而当光源接于端口4时，也几乎没有光功率折返过来耦合到端口1。另外，根据器件的光路可互易性，端口1、4可以与端口2、3对调。这种耦合器的技术指标如下。
（1）工作波长λ，通常取 1 310 nm 或 1 550 nm。 （2）附加损耗Lf ：
式中，P1—注入端口1的光功率；P2、P3—分别为端口 2、3 输出的光功率。良好的2×2 单模光纤耦合器的附加损耗可小于0.2 dB。 （3）分光比（或分束比）Ri
分光比值的大小可以根据应用要求而定。
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（4）分路损耗Li ：
（5）反向隔离度Lr ：
通常要求 Lr>55 dB。（测量反向隔离度时，须将端口2、3 浸润于光纤的匹配液中，以防止光的反射。）
除上述指标外，还有偏振灵敏度ΔR、光谱响应范围Δλ、机械性能和温度性能等项指标。
5．实验内容及步骤
该实验可在实验箱左边上方的1 310 nm光端机发送模块或右边上方的1 550 nm光端机发送模块上各自独立进行。主要是对光分路/合路器性能指标进行测试，做实验前做好准备工作，按图7-17连接好测试设备，连接尾纤、连接器和光无源器件时要注意定位槽方向。
1）电路部分操作
（1）关闭系统电源，将激光器工作模式选择开关（跳线 SS01）置于“模拟”位置，使光发信模块中LD连接于传输模拟信号状态。
（2）将光发信模块中模拟发送部分的 WS04“幅度”旋钮反时针旋至最左端，使无模拟驱动信号输入，WS05“偏流”旋钮顺时针旋至最右端，使直流偏置电流达到最大值。 2）光路部分操作
（1）在光发送模块的LD尾纤法兰盘处，小心插入一根光跳线一端的活动连接器。 （2）光跳线另一端的活动连接器连接到光功率计。
（3）打开光功率计电源开关，并选择光功率计的工作波长与所测试的LD波长一致。 3）打开实验箱交流电源开关
4）输入端至各支路输出端分路损耗的测量
用光功率计测量 1 310 nm光源经尾纤输出在“a”点的光功率Pa，然后将信号接入光分路器的输入端口；用光功率计测量支路一（“b”点）光功率Pb 及支路二（“c”点）光功率 Pc，记录测量结果并将测试数据分别填入表 7-2 和表 7-3，计算光分路器各支路分路损耗值。
表7—2 50%光分路器分路衰耗 输入功率/dBm Pa: -4.04
输出功率/dBm Pb: -6.01 - 16 -
-1.72 插入损耗/dB