《光纤通信实验讲义》.docVIP

PAGE PAGE 15 光纤通信实验讲义 实验一 P-I特性曲线的绘制及光纤熔接机的使用 实验目的 学习半导体激光器发光原理 了解半导体激光器平均输出光功率与注入电流的关系 掌握半导体激光器P-I曲线的测试及绘制方法 了解光纤熔接机的操作方法 实验内容 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。 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。 基本原理 半导体激光器的功率特性及伏安特性 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，带尾纤及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。 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光端机部分与其相同） 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及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 8 9 10 11 12 13 14 15 16 I（mA） P（uW） P（dBm） 6、完实验后关掉各交流电开关。 7、拆下光跳线及光功率计，拆到实验导线，将实验箱还原。 8、将各仪器摆放整齐。 第二部分：光纤熔接机的使用： 取出光纤熔接机，接上电源。 开机 取下监视器的保护盖板 将监视器翻转上来，调整好角度 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”。 预热20分钟 按“清洁”键，观察显示屏 选择模式，根据光纤的不同，可选择SM（单模）和MM（多模）模式以及OTH（自选模式） 制作光纤 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 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。 放置光纤 拨动手轮，使X、Y微动台处于中间位置。 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。 将两根光纤小心放入左右V型槽底部 关闭防风罩 光纤对准 调节Z向手轮，移动光纤使之进入屏幕中央 检查光纤端面是否垂直、平整。 按“CLEAN”清除灰尘和残留物 移动光纤至打火点，使两端面向距1-2mm 调节X,Y测微头，使两根光纤相互靠拢 反复按“X/Y”切换画面，调节X,Y微测头，使