实验二发光二极管P!特性测试 一、实验目的 1熟悉LED的工作原理、特性 2掌握LED内调制的方法 二、实验仪器 ZYE4301F型光纤通信原理实验箱一个光功率计一台 LED一个万用表一个 三、实验原理 发光二极管(LED)是低速、短距离光波通信系统中常用的光源。其寿命 很长，受温度影响较小，输出光功率与注入电流的线性关系较好，价格也比较 便宜。驱动电路简单，不存在模式噪声等问题。 发光二极管结构简单，是一个正向偏置的PN同质结，电子空穴对在耗尽 区辐射复合发光，称为电致发光。发出的部分光耦合进入光纤供传输使用。LED 所发出的光是非相干光，具有较宽的谱宽(30~60m)和较大的发射角（≈100 °)。 自发辐射产生的功率是由正向偏置电压产生的注入电流提供的，当注入电 流为1，在稳态时，电子空穴对通过辐射和非辐射复合，其复合率等于载流子 注入率a,其中发射电子的复合率决定于内量子效率nm,光子产生率为 mq),因此LED内产生的光功率为 Pint=nin(no/q)I 2.1 式中，o为光量子能量。假定所有发射的光子能量近似相等，并设从LED逸 出的功率占内部产生功率的份额为n,则LED的发射功率为 Pe=n=n ext in (n/) (2.2) n亦称为外量子效率。由上式可知，LED发射功率P和注入电流I成正比。 发光二极管LED是光纤通信中的常用光源，它的发光仅仅是自发辐射，属 于非相干光源，其输出光发射角较大，但LED线性度好，调制时动态范围大， 信号失真小，也就是P-1曲线线性好，该实验实际上是测量其电光转换特性(PI 特性)，工作电流不同时，输出功率也不同，基本上是成线性关系，实验中验证 的即为此关系
9 实验二 发光二极管 P-I 特性测试 一、实验目的 1 熟悉 LED 的工作原理、特性 2 掌握 LED 内调制的方法 二、实验仪器 ZYE4301F 型光纤通信原理实验箱 一个 光功率计 一台 LED 一个 万用表 一个 三、实验原理 发光二极管（LED）是低速、短距离光波通信系统中常用的光源。其寿命 很长，受温度影响较小，输出光功率与注入电流的线性关系较好，价格也比较 便宜。驱动电路简单，不存在模式噪声等问题。 发光二极管结构简单，是一个正向偏置的 PN 同质结，电子-空穴对在耗尽 区辐射复合发光，称为电致发光。发出的部分光耦合进入光纤供传输使用。LED 所发出的光是非相干光，具有较宽的谱宽（30～60nm）和较大的发射角（≈100 °）。 自发辐射产生的功率是由正向偏置电压产生的注入电流提供的，当注入电 流为 I，在稳态时，电子-空穴对通过辐射和非辐射复合，其复合率等于载流子 注入率 I/q，其中发射电子的复合率决定于内量子效率ηint，光子产生率为(Iη int/q)，因此 LED 内产生的光功率为 Pint＝ηint (/ q) I (2.1) 式中， 为光量子能量。假定所有发射的光子能量近似相等，并设从 LED 逸 出的功率占内部产生功率的份额为ηext，则 LED 的发射功率为 Pe=ηextPint＝ηextηint (/ q) I (2.2) ηext亦称为外量子效率。由上式可知，LED 发射功率 P 和注入电流 I 成正比。 发光二极管 LED 是光纤通信中的常用光源，它的发光仅仅是自发辐射，属 于非相干光源，其输出光发射角较大，但 LED 线性度好，调制时动态范围大， 信号失真小，也就是 P-I 曲线线性好，该实验实际上是测量其电光转换特性（P-I 特性），工作电流不同时，输出功率也不同，基本上是成线性关系，实验中验证 的即为此关系
实验中发光二极管电流的确定通过测量串联在电路中R516的电压值。由 于R516=12,电路中的电流在数值上等于R516两端电压。 四、实验内容 测量发光二极管平均输出光功率和注入电流，并画出PI关系曲线。 五、实验步骤 1连接数字传输模块，接通光发模块。 2用功率计测光发功率。 3.用万用表测量R516两端电压（红表笔插T502,黑表笔插T503) 4慢慢调节电位器W501使所测得的电压为下表中数值，依次测量对应的光功 率值。并将测得的数据绘制图表，画出曲线图。 U(mV)510152025303540455055 I(mA) 5 10152025303540455055 P (uW) P(dBm) 六、注意事项 1.由于光源、光功率计、光跳线等光器件的插头属易损件，应轻拿轻放，使用 时切忌用力过大。 2.不可带电拔插光器件。 七、实验报告 根据实验记录数据，画出相应的光功率与注入电流的关系曲线，分析曲线的意 义。 八、思考题 1试说明发光二极管工作原理。 2.环境温度的改变对发光二极管PI特性曲线有何影响？ 3.发光二极管PI特性曲线是否严格线性？为什么？ 4.分析驱动电路原理图，说明电路中驱动电流I的控制原理？
10 实验中发光二极管电流的确定通过测量串联在电路中 R516 的电压值。 由 于 R516=1Ω，电路中的电流在数值上等于 R516 两端电压。 四、实验内容 测量发光二极管平均输出光功率和注入电流，并画出 P-I 关系曲线。 五、实验步骤 1.连接数字传输模块，接通光发模块。 2.用功率计测光发功率。 3.用万用表测量 R516 两端电压（红表笔插 T502，黑表笔插 T503）。 4.慢慢调节电位器 W501 使所测得的电压为下表中数值，依次测量对应的光功 率值。并将测得的数据绘制图表，画出曲线图。 U(mV) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 I(mA) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 P（uW） P（dBm） 六、注意事项 1.由于光源、光功率计、光跳线等光器件的插头属易损件，应轻拿轻放，使用 时切忌用力过大。 2.不可带电拔插光器件。 七、实验报告 根据实验记录数据，画出相应的光功率与注入电流的关系曲线，分析曲线的意 义。 八、思考题 1.试说明发光二极管工作原理。 2.环境温度的改变对发光二极管 P-I 特性曲线有何影响？ 3.发光二极管 P-I 特性曲线是否严格线性？为什么？ 4.分析驱动电路原理图，说明电路中驱动电流 I 的控制原理？
实验三图像光纤传输系统实验 一、实验目的 1.了解模拟光纤通信原理的原理 2.掌握模拟系统的性能与指标的测试方法 3熟悉图像信号在光纤系统中的传输 二、实验仪器 1.电视信号发生器 2由视机 3.视频信号线两根 三、实验原理 本实验主要由电视信号发生器和小型电视机组成，实现图像的光纤传输 以测试光纤传输模拟图像信号的性能。该实验实质上也就是光纤传输模拟信号。 实验框图如图31所示： 电宁我国一达显 一光接收一电视机（监视器）☐ 图3.1图像光纤传输系统 实验中利用电视信号发生器产生图像信号（模拟信号），然后将电视信号送 入光发机，经光纤传输后，由电视机输出，观测光纤传输图像信号的效果以及 特点，以了解光纤传输电视信号的特点。在实验过程中图像效果越好也就说明 光纤传输模拟信号的性能就越好，性能越稳定。 四、实验内容 1模拟图像信号进行光纤传输 五、实验步骤 1.连接导线：用视频信号线将电视信号发生器输出端与预失真补偿模块 T971连接，电视机的视频输入端与T974连接，用连接导线将T972与
11 电视信号发生器 光纤 光发送 光接收 电视机（监视器） 图 3.1 图像光纤传输系统 实验三 图像光纤传输系统实验 一、实验目的 1.了解模拟光纤通信原理的原理 2.掌握模拟系统的性能与指标的测试方法 3.熟悉图像信号在光纤系统中的传输 二、实验仪器 1.电视信号发生器 2.电视机 3.视频信号线两根 三、实验原理 本实验主要由电视信号发生器和小型电视机组成，实现图像的光纤传输， 以测试光纤传输模拟图像信号的性能。该实验实质上也就是光纤传输模拟信号。 实验框图如图 3.1 所示： 实验中利用电视信号发生器产生图像信号（模拟信号），然后将电视信号送 入光发机，经光纤传输后，由电视机输出，观测光纤传输图像信号的效果以及 特点，以了解光纤传输电视信号的特点。在实验过程中图像效果越好也就说明 光纤传输模拟信号的性能就越好，性能越稳定。 四、实验内容 1.模拟图像信号进行光纤传输 五、实验步骤 1.连接导线：用视频信号线将电视信号发生器输出端与预失真补偿模块 T971 连接，电 视机的视频输入端与 T974 连接，用连接导线将 T972 与
光发送模块T511连接，T523与T973连接。 2.将双刀双掷开关J501拾起，J502按下，使光发送模块传输模拟信号 3.接交流电源，接通光发送模块(K50)的直流电源。 4.打开电视信号发生器和电视机的电源，使它们正常工作 5.观察电视机的图像效果，调节W511、W512、W521使图像效果最佳。 6.做完实验后先抬起双刀双掷开关J502,然后依次关掉各直流开关，以及 交流电开关，拆除导线。 六、实验报告 1观察图像信号经光纤传输后的效果，评估光纤传输图像信号的性能。 七、思考题 1本实验的图像光纤传输是采用哪种调制方式？ 2能否将模拟电视信号转化为数字电视信号进行光纤传输？为什么？ 3试设计一种方法，利用本实验箱进行电视图像信号和语音信号的光纤传 12
12 光发送模块 T511 连接，T523 与 T973 连接。 2.将双刀双掷开关 J501 抬起，J502 按下，使光发送模块传输模拟信号。 3.接交流电源，接通光发送模块(K50)的直流电源。 4.打开电视信号发生器和电视机的电源，使它们正常工作。 5.观察电视机的图像效果，调节 W511、W512、W521 使图像效果最佳。 6.做完实验后先抬起双刀双掷开关 J502，然后依次关掉各直流开关，以及 交流电开关，拆除导线。 六、实验报告 1.观察图像信号经光纤传输后的效果，评估光纤传输图像信号的性能。 七、思考题 1.本实验的图像光纤传输是采用哪种调制方式？ 2.能否将模拟电视信号转化为数字电视信号进行光纤传输？为什么？ 3.试设计一种方法，利用本实验箱进行电视图像信号和语音信号的光纤传 输
实验四光放大器实验 一、实验目的 1.学习掺饵光纤放大器的原理 2.了解光放大器输出功率与输入功率的关系 3.掌握光放大器增益曲线的测试 二、实验仪器 1.1550nm激光器 2.光功率计 3.光可变衰减器 三、实验原理 光放大器的增益定义为输出信号光功率Pout与输入信号光功率Pin之比的分 贝数 G=10lgPout/Pin 在实际的光放大器中，输入功率小时，光放大器的增益为一常数Gs(称为小 信号增益)，随着输入光功率的增加，光放大器的增益反而减小。这种现象称为 光放大器的增益饱和现象。增益Gs一3dB称为3B饱和增益。光放大器的增益 谱是指光放大器能有效放大光信号的光波长范围（或光频率范围），这一范围决 定了通信中可以使用的光波长范围。光放大器增益平坦度是指在增益带宽内最大 增益与最小增益之差。TU-T建议：测试时让输入光功率在-28~19Bm的范围 内变化，对于每一个输入信号光功率，在1548~1561nm光波长范围内，都可测 出对应的最大与最小增益之差△G。当输入光功率取遍-28~19Bm范围内的值 时，最大的差值为光放大器的增益平坦度，即 Gr=max(△G)dB 四、实验内容 1.测量光放大器输入光功率和输出光功率，并画出增益曲线。 13
13 实验四 光放大器实验 一、实验目的 1. 学习掺铒光纤放大器的原理 2. 了解光放大器输出功率与输入功率的关系 3. 掌握光放大器增益曲线的测试 二、实验仪器 1. 1550nm 激光器 2. 光功率计 3. 光可变衰减器 三、实验原理 光放大器的增益定义为输出信号光功率 Pout 与输入信号光功率 Pin 之比的分 贝数 G＝10lgPout/Pin 在实际的光放大器中，输入功率小时，光放大器的增益为一常数 Gs（称为小 信号增益），随着输入光功率的增加，光放大器的增益反而减小。这种现象称为 光放大器的增益饱和现象。增益 Gs－3dB 称为 3dB 饱和增益。光放大器的增益 谱是指光放大器能有效放大光信号的光波长范围（或光频率范围），这一范围决 定了通信中可以使用的光波长范围。光放大器增益平坦度是指在增益带宽内最大 增益与最小增益之差。ITU-T 建议：测试时让输入光功率在-28～-19dBm 的范围 内变化，对于每一个输入信号光功率，在 1548～1561nm 光波长范围内，都可测 出对应的最大与最小增益之差△GF。当输入光功率取遍-28～-19dBm 范围内的值 时，最大的差值为光放大器的增益平坦度，即 GF＝max(△GF)dB 四、实验内容 1. 测量光放大器输入光功率和输出光功率，并画出增益曲线