北郵-光纖通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院光纖通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告北京郵電大學(xué)光纖通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué) 院：信息與通信工程學(xué)院 班 級(jí)：2012 學(xué) 號(hào)：2012 姓 名： 日 期：2015-6-8一 OTDR的使用1. 實(shí)驗(yàn)原理 OTDR使用瑞利散射和菲涅爾反射來(lái)表征光纖的特性。瑞利散射是由于光信號(hào)沿著光纖產(chǎn)生無(wú)規(guī)律的散射而形成。OTDR就測(cè)量回到OTDR端口的一部分散射光。這些背向散射信號(hào)就表明了由光纖而導(dǎo)致的衰減（損耗/距離）程度。形成的軌跡是一條向下的曲線，它說(shuō)明了背向散射的功率不斷減小，這是由于經(jīng)過(guò)一段距離的傳輸后發(fā)射和背向散射的信號(hào)都有所損耗。  給定了光纖參數(shù)后，瑞利散射的功率就可以標(biāo)明出來(lái)，

2、如果波長(zhǎng)已知，它就與信號(hào)的脈沖寬度成比例：脈沖寬度越長(zhǎng)，背向散射功率就越強(qiáng)。瑞利散射的功率還與發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)較短則功率較強(qiáng)。也就是說(shuō)用1310nm信號(hào)產(chǎn)生的軌跡會(huì)比1550nm信號(hào)所產(chǎn)生的軌跡的瑞利背向散射要高。  在高波長(zhǎng)區(qū)（超過(guò)1500nm），瑞利散射會(huì)持續(xù)減小，但另外一個(gè)叫紅外線衰減（或吸收）的現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn)，增加并導(dǎo)致了全部衰減值的增大。因此，1550nm是最低的衰減波長(zhǎng)；這也說(shuō)明了為什么它是作為長(zhǎng)距離通信的波長(zhǎng)。很自然，這些現(xiàn)象也會(huì)影響到OTDR。作為1550nm波長(zhǎng)的OTDR，它也具有低的衰減性能，因此可以進(jìn)行長(zhǎng)距離的測(cè)試。而作為高衰減的1310nm或1625nm波

3、長(zhǎng)，OTDR的測(cè)試距離就必然受到限制，因?yàn)闇y(cè)試設(shè)備需要在OTDR軌跡中測(cè)出一個(gè)尖鋒，而且這個(gè)尖鋒的尾端會(huì)快速地落入到噪音中。  菲涅爾反射是離散的反射，它是由整條光纖中的個(gè)別點(diǎn)而引起的，這些點(diǎn)是由造成反向系數(shù)改變的因素組成，例如玻璃與空氣的間隙。在這些點(diǎn)上，會(huì)有很強(qiáng)的背向散射光被反射回來(lái)。因此，OTDR就是利用菲涅爾反射的信息來(lái)定位連接點(diǎn)，光纖終端或斷點(diǎn)。  OTDR的工作原理就類似于一個(gè)雷達(dá)。它先對(duì)光纖發(fā)出一個(gè)信號(hào)，然后觀察從某一點(diǎn)上返回來(lái)的是什么信息。這個(gè)過(guò)程會(huì)重復(fù)地進(jìn)行，然后將這些結(jié)果進(jìn)行平均并以軌跡的形式來(lái)顯示，這個(gè)軌跡就描繪了在整段光纖內(nèi)信號(hào)的強(qiáng)弱。2. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4、固定脈沖的寬度為4us，以0.05的步進(jìn)改變n的值，測(cè)量并記錄光纖長(zhǎng)度和端到端衰減變化，結(jié)果如下圖：折射率n 光纖長(zhǎng)度（Km）端到端衰減（dB）單位平均衰減（dB/km）1.400011.60183.740.3221.4500 11.20193.740.3441.500010.82853.750.3461.550010.47923.730.356 可以看出：在一定范圍內(nèi)，隨著使用的光纖折射率n增大，端到端的衰減差異較小；光纖長(zhǎng)度變小，單位平均衰減變大。2 插入損耗法測(cè)量光纖的損耗1. 實(shí)驗(yàn)原理利用如下公式測(cè)量一段光纖的損耗特性其中，A是被測(cè)光纖的損耗與連接器損耗之和，忽略連接器損耗，光纖長(zhǎng)度為

5、L，則光纖的損耗系數(shù)為=A/L （dB/km）2. 實(shí)驗(yàn)步驟沒(méi)有接入被測(cè)光纖時(shí)候的功率為P1，視為該段光纖的輸入功率；接入被測(cè)光纖之后的功率為P2，視為該段光纖的輸出功率。3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)中選擇的光纖長(zhǎng)度為18962m，光信號(hào)的波長(zhǎng)為1300nm.經(jīng)過(guò)測(cè)量，可計(jì)算出對(duì)應(yīng)的損耗系數(shù)，如下表所示： 波長(zhǎng)/nm未接入光纖時(shí)的損耗P1/dBm接入光纖時(shí)的損耗P2/dBm 光纖長(zhǎng)度/km 衰減常數(shù) dB/km1300-1.09-9.8018.9620.463 脈沖展寬法測(cè)量多模光纖的帶寬1. 實(shí)驗(yàn)原理  如上圖所示為多模光纖時(shí)域法帶寬測(cè)試原理框圖。 從光發(fā)模塊輸出窄脈沖信號(hào)， 首先使用跳線（

6、短光纖）連接激光器和光檢測(cè)器，可以測(cè)出注入窄脈沖的寬度1；然后將待測(cè)光纖替換跳線接入，可以測(cè)出經(jīng)待測(cè)光纖后的脈沖寬度2 。 經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)可以得到求解帶寬公式：2. 實(shí)驗(yàn)步驟 接跳線測(cè)試： （1） 打開(kāi)測(cè)試儀電源開(kāi)關(guān)（位于背面），前面板上的電源指示燈亮； （2） 將示波器輸入端與本儀器 850nm 的“RF OUT”輸出端用信號(hào)線接好； （3） 用一根光纖跳線將 850nm 的 “OPTICAL IN”和“OPTICAL OUT”連接起來(lái)； （4） 進(jìn)行示波器操作： a) 按 AUTOSCALE 鍵調(diào)出波形； b) 點(diǎn)擊 TIME BASE 鍵，并通過(guò)右下方旋鈕調(diào)整脈沖至適當(dāng)寬度 ( 一般設(shè)置為

7、 10.0ns/div)； c) 點(diǎn)擊 t 、V 鍵，顯示屏右方會(huì)出現(xiàn) V markers(off/on)、 V markers(off/on) 選框，先通過(guò)右側(cè)對(duì)應(yīng)按鍵將 V markers 設(shè)為 on，分別調(diào)節(jié) V marker1 和 V marker2 測(cè)出脈沖高度并找出脈沖半高值；再將 V markers 設(shè)為 on，分別調(diào)節(jié) t marker1 和 t marker2 使其與脈沖半高值相交。 則有 t marker2-t marker1 即為脈沖半高全寬。 d) 將光纖換成跳線。接光纖測(cè)試： 換下該光纖跳線，接入待測(cè)光纖用同樣方法測(cè)出 2。 3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 波長(zhǎng)/nm接入跳線的時(shí)延1/

8、ns接入光纖的時(shí)延2/ns脈沖響應(yīng)寬度/ns單位長(zhǎng)度光纖帶寬B/GHz8501.6102.0211.2230.3634 半導(dǎo)體激光器的光譜測(cè)量 在半導(dǎo)體激光器的光譜測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，儀器的使用方法較為簡(jiǎn)單，我們按照給出的操作手冊(cè)依步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，很快就得出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示：1. 峰值波長(zhǎng)和3dB帶寬峰值波長(zhǎng)為1551.1826nm，光譜寬度為0.0918nm，邊模抑制比是2.628dB。2. -20dB帶寬峰值波長(zhǎng)為1551.1792nm，光譜寬度為0.1904nm。5 實(shí)驗(yàn)總結(jié)晚上的實(shí)驗(yàn)自己和同組的同學(xué)做了4個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中我和隊(duì)友記錄了數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理和分析，老師做了誤碼率

9、和眼圖的演示實(shí)驗(yàn)。1. OTDR實(shí)驗(yàn)中花了一定的時(shí)間對(duì)儀器功能過(guò)程進(jìn)行熟悉，還有對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的概念進(jìn)行理解，之后的操作較簡(jiǎn)單，誤差較小。2. 脈沖展寬法測(cè)光纖帶寬實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了少量誤差，原因可能是因?yàn)楣饩€跳線的接線頭接觸不良引起的。3. 插入法測(cè)衰減系數(shù)的實(shí)驗(yàn)比較容易操作的，但是接頭處沒(méi)有對(duì)齊可能會(huì)引起的損耗。4. 光譜特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)主要是讀取了峰值波長(zhǎng)，光譜寬度和邊模抑制比，并觀察了一下光纖信號(hào)的頻譜圖。6 心得體會(huì)總的說(shuō)來(lái)，本次光纖通信實(shí)驗(yàn)的操作還是較為簡(jiǎn)單的，雖然只有一次機(jī)會(huì)，但是接觸到了很多新儀器，設(shè)備非常精密而且昂貴，我們操作起來(lái)十分小心，期間在測(cè)量插入法損耗時(shí)遇到了問(wèn)題，不管怎么測(cè)量，數(shù)值始終很小，和標(biāo)稱值有較大的差距，達(dá)不到預(yù)期效果，后來(lái)多虧了老師的耐心解答，我們發(fā)現(xiàn)原來(lái)是接口沒(méi)有對(duì)齊，感謝老師的幫助，彌補(bǔ)了我在光纖通信理論知識(shí)方面的不足。實(shí)驗(yàn)課的最后，老師演示了一套光纖傳輸系統(tǒng)的基本流程，使用了損耗器模擬實(shí)際傳輸中的干擾和