北邮光纤通信实验报告解析.doc

北京邮电大学 光纤通信实验报告 学 院：信息与通信工程学院 班 级：2012 学 号：2012 姓 名： 日 期：2015-6-8 一． OTDR的使用 实验原理 OTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成。OTDR就测量回到OTDR端口的一部分散射光。这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减（损耗/距离）程度。形成的轨迹是一条向下的曲线，它说明了背向散射的功率不断减小，这是由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信号都有所损耗。? 给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以标明出来，如果波长已知，它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。? 在高波长区（超过1500nm），瑞利散射会持续减小，但另外一个叫红外线衰减（或吸收）的现象会出现，增加并导致了全部衰减值的增大。因此，1550nm是最低的衰减波长；这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长。很自然，这些现象也会影响到OTDR。作为1550nm波长的OTDR，它也具有低的衰减性能，因此可以进行长距离的测试。而作为高衰减的1310nm或1625nm波长，OTDR的测试距离就必然受到限制，因为测试设备需要在OTDR轨迹中测出一个尖锋，而且这个尖锋的尾端会快速地落入到噪音中。? 菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如玻璃与空气的间隙。在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。因此，OTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。? OTDR的工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一个信号，然后观察从某一点上返回来的是什么信息。这个过程会重复地进行，然后将这些结果进行平均并以轨迹的形式来显示，这个轨迹就描绘了在整段光纤内信号的强弱。 实验结果 固定脉冲的宽度为4us，以0.05的步进改变n的值，测量并记录光纤长度和端到端衰减变化，结果如下图： 折射率n 光纤长度（Km） 端到端衰减（dB） 单位平均衰减（dB/km） 11.6018 3.74 0.322 1.4500 11.2019 3.74 0.344 1.5000 10.8285 3.75 0.346 1.5500 10.4792 3.73 0.356 可以看出：在一定范围内，随着使用的光纤折射率n增大，端到端的衰减差异较小；光纤长度变小，单位平均衰减变大。 α dB/km 1300 -1.09 -9.80 18.962 0.46 脉冲展宽法测量多模光纤的带宽 实验原理 ? 如上图所示为多模光纤时域法带宽测试原理框图。 从光发模块输出窄脉冲信号， 首先使用跳线（短光纤）连接激光器和光检测器，可以测出注入窄脉冲的宽度△τ1；然后将待测光纤替换跳线接入，可以测出经待测光纤后的脉冲宽度△τ2 。 经过理论推导可以得到求解带宽公式： 实验步骤 接跳线测试： 打开测试仪电源开关（位于背面），前面板上的电源指示灯亮； 将示波器输入端与本仪器 850nm 的“RF OUT”输出端用信号线接好； 用一根光纤跳线将 850nm 的 “OPTICAL IN”和“OPTICAL OUT”连接起来； 进行示波器操作： a) 按 AUTO－SCALE 键调出波形； b) 点击 TIME BASE 键，并通过右下方旋钮调整脉冲至适当宽度 ( 一般设置为 10.0ns/div)； c) 点击 △t 、△V 键，显示屏右方会出现 △V markers(off/on)、 △V markers(off/on) 选框，先通过右侧对应按键将 △V markers 设为 on，分别调节 V marker1 和 V marker2 测出脉冲高度并找出脉冲半高值；再将 △ V markers 设为 on，分别调节 t marker1 和 t marker2 使其与脉冲半高值相交。 则有 t marker2-t marker1 即为脉冲半高全宽。 d) 将光纤换成跳线。 接光纤测试： 换下该光纤跳线，接入待测光纤用同样方法测出 τ