实验一 P-I特性曲线的绘制与光纤熔接机的使用
一、实验目的
2、了解半导体激光器平均输出光功率与注入电流的关系 3、掌握半导体激光器P-I曲线的测试与绘制方法
4、了解光纤熔接机的操作方法
二、实验容
测量半导体激光器功率和注入电流，并画出P-I关系曲线。
使用光纤熔接机实现两根光纤的熔接。
三、实验仪器
示波器，RC-GT-III型光纤通信实验系统，光功率计，万用表，光纤熔断器一台。
四、基本原理
1、半导体激光器的功率特性与伏安特性
图1-1 激光器的功率特性 图1-2 激光器的伏安特性
半导体激光器的输出光功率与驱动电流的关系如图1-1所示，该特性有一个转折点，相应的驱动电流称为门限电流(或称阈值电流)，用Ith表示。在门限电流以下，激光器工作于自发发射，输出荧光功率很小，通常小于100puW；在门限电流以上，激光器工作于受激发射，输出激光，功率随电流迅速上升，基本上成直线关系。激光器的电流与电压的关系相似于正向二极管的特性，如图1-2所示，但由于双异质结包含两个PN结，所以在正常工作电流下激光器两极间的电压约为1.2V。
阈值条件就是光谐振腔中维持光振荡的条件。
图1-3 LD半导体激光器P-I曲线示意图
半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，激光二极管可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith，当输入电流小于Ith时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED发出光，当电流大于Ith时，则输出光为激光，且输入电流和输出光功率成线性关系，该实验就是对该线性关系进行测量，以验证P-I的线性关系．
在实验中所用到半导体激光器其输出波长为1310nm，带尾纤与FC型接口。实验中半导体激光器电流的确定通过测量串联在电路中的R516上电压值。由于R516=1Q，电路中的驱动电流在数值上等于R516两端电压。
五、实验步骤
第一部分：P-I特性曲线的绘制：
（以下实验步骤以1310nm光端机部分讲解，即实验箱左边的模块。1550nm光端机部分与其一样）
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与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1310nm TX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 | 弹簧制作 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
I（mA） | | | | | | | | | | | | | | | | |
P（uW） | | | | | | | | | | | | | 一气学院 | | | |
P（dBm） | | | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | |
6、完实验后关掉各交流电开关。
sofa燃烧器7、拆下光跳线与光功率计，拆到实验导线，将实验箱还原。
水燃料
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）模式以与OTH（自选模式）
摇臂
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
一、实验目的
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
二、实验容
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
三、实验仪器
示波器，RC-GT-III型光纤通信实验系统。
四、基本原理
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
信号处理
光接收模块
光发送模块
信号处理
固定速率数字 信号源
模 块
数字信号光纤传输框图
五、实验步骤
（以下实验步骤以1310nm光端机部分讲解，即实验箱左边的模块。1550nm光端机部分与其一样）
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）与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
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1、关闭系统电源，把光跳线分别连接到1310的TX和RX端。
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）与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。
六、实验结果
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。
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