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1、光纤传输系统光纤传输系统 一、 实验目的 1、 2、 3、 4、 了解点到点光纤传输系统基本组成 掌握光接收机的灵敏度概念 掌握波分复用光通信系统的组成，掌握其关键器件特性 学会设计波分复用通信系统并测量其性能参数 二、 实验原理 1、 光纤通信系统基本组成 最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接受机组成。其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务经过信源编码所得到的信号；光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波窗口有0.85、1.31和1.55。光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等；而光学接收机则接收光信号，并从
2、中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。 基本的光纤传输系统包括光发射机、光接收机以及光纤参数部分。发射机把电信号转换为光信号，接收机把光信号转换为原来的电信号，光纤传输部分吧发射机发出的光传送到接收机。 2、 光发射机与光接收机 1）光发射机 在光纤通信系统中，由于信息由LED和LD发出的光波携带，因此光发射机主要有调制电路和控制电路组成，如图8-2所示。 在数字通信中，输入电路将输入的PCM脉冲信号变换成NRZRZ码后，通过驱动电路调制光源(直接调制)，或送到光调制器调制光源输出的连续光波(外调制)。对直接调制，驱动电路需给光源加一直流偏置；而外调制方式中光源的
3、驱动为恒定电流，以保证光源输出连续光波。 自动偏置和自动温度控制电路是为了稳定输出的平均光功率和工作温度，此外，光发射机中还有报警电路，用以检测和报警光源的工作状态。 2）光接收机 前置放大器主放大器均衡判决光检测器偏压AGC时钟提取 数字光机收机原理框图 1、 光电探测器 2、 前置放大器 3、 主放大器 4、 均衡器 5、 判决再生与时钟提取 6、 峰值检波器 3、 波分复用系统 光波分复用技术是在一根光纤上能同时传送多波长光信号的一项技术。它是在发送端将不同波长的光信号组合起来，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开并作进一步处理，恢复出原信号送入不同
4、的终端。因此，此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。 Tx1111n复用光纤放大器1Txnn器n+1解复用器Rx1nRxnRxn+12nRx2n解复用器复光纤放大器用器n+12nn+1Txn+12nTx2n1 双纤单向传输示意图 Tx11复用11nTxnn器n+1解复用器Rx1nRxn光纤放大器解复用器复n+12nn+1Rxn+12nTxn+12n用器Tx2nRx2n单纤双向示意图 三、 实验技术 1、 点到点光纤通信系统误码率测试及灵敏度测量 误码仪是测量传输系统的误码个数和误码率的仪器，一个光传输系统由一个光发射机和一个光接收机组成。误码仪由发送部分和接收部分组成，如图所示： 可
5、调光衰减器 光接收机 光发射机 误码仪发送 端 时钟信号发生器 2、 码型发生器 误码插入 接口电路 误码仪接收端 点到点光传输系统误码检测框图 误码仪发送部分 波分复用系统 四、 实验器材 1、 数字光收发机 2、 视频光通信发射/接收机 3、 误码测试仪 五、 实验任务 1.搭建点到点单波长视频光纤传输系统，用可调光纤衰减器代替长距离传输光纤，测量发射机的输出功率，测量使显示器正常显示图像的最小接收功率，计算可传输距离 2.搭建点到点单波长数字光纤传输系统，用可调光纤衰减器代替长距离传输光纤，测量发射机的输出功率，测量使显示器正常显示图像的最小接收功率，计算可传输距离 3.搭建一个双波长单
6、向光通信系统，利用数字和模拟系统混合设计，测量计算可传输距离。 4.设计一个实验，证明MUX/DEMUX器件存在信道干扰，记录现象 5.搭建一个双波长双向光通信系统，利用数字和模拟系统混合设计，测量计算可传输距离 六、 实验数据及数据处理、 1、 视频光纤传输系统下的： 输入端功率：P1=5.65dBM 读出其灵敏度为：P2=39.57dBM 故其损耗为：P=P1P2=33.92dB 又因为在波长为1310nm时，其损耗系数为：x=0.35dB/km 故其传输长度L=P/L=96.9km 2、数字光纤传输系统下的： 输入端功率：P1=5.56dBM 读出其灵敏度为：P2=37.50dBM 故其
7、损耗为：P=P1P2=31.20dB 又因为在波长为1550nm时，其损耗系数为：x=0.20dB/km 故其传输长度L=P/L=159.7 km 3、双波长单向传输系统： 波长为1550nm时，其损耗系数为：x=0.20dB/km 波长为1310nm时，其损耗系数为：x=0.35dB/km 输入信号 输入功率 灵敏度/输出功传输距离 在输入端加入波长为1550nm的光波，经过MUX/DEMUX器件之后，分别在1550nm信道与1310nm信道测量各自的功率 在1550nm信道，P2=7.22dBM 在1310nm信道，P2=26.14dBM 又由2可以得知，原本的输出功率应当是5.56dBM
8、，可知，确确实实有一部分的波长为1550nm的波长进入1310信道 2） 在输入端加入波长为1310nm的光波，经过MUX/DEMUX器件之后，分别在1550nm信道与1310nm信道测量各自的功率 在1550nm信道，P2=37.73dBM 在1310nm信道，P2=6.01dBM 又由1可以得知，原本的输出功率应当是5.65dBM，可知，确确实实有一部分的波长为1550nm的波长进入1310信道 综合以上的数据特征，可以验证，MUX/DEMUX器件存在信道干扰。 5、双波双向传输系统： 波长为1550nm时，其损耗系数为：x=0.20dB/km 波长为1310nm时，其损耗系数为：x=0.
9、35dB/km 输入信号 输入功率灵敏度/输出功传输距离 率(dBM) 1550 1310 5.56 5.65 36.09 37.78 91.8 152.65 由以上的实验数据可以得出，当输入光是 1550nm时，点对点时的传输距离 大于单向传播，大于双向传播时的传输距离。随着干扰的增加，其传输距离变得越来越小。 当输入光波长是1310nm时，单向传输距离比点对点要小，双向传输距离比前两者的距离都大。 七、实验误差分析与实验总结 2、 本次实验感觉总体上来说，实验的误差是比较大的，主要原因有很多方面吧 1） 在对判断发射机/接收机的灵敏度的确定的时候，因为对于指示 灯刚好消失的时刻的不一样，必然会使实验数据的读取有一定的误差。同时视频光发射机与接收机的临界点的确定，因为对画面的判断的不一致也会导致很多的误差 2） 对每次的光纤探头的清洗程度也会导致一定的误差 3） 光功率计有时的不稳定，对实验数据的读取也会带来一定的误差 4） 光纤的弯曲程度的不同，在一定程度上也会带来一定的误差。感觉，可调光衰减器本身也会导致误差
