《光纤通信技术》实验指导书..doc

光纤通信实验指导书 编写人：王慧敏 审核人：朱东弼 延边大学工学院 电子信息通信学科 1 目 录 一、基础实验部分 实验一 模拟信号光纤传输实验1 实验二 数字信号光纤传输实验 3 实验三 电话光纤传输系统实验 5 实验四 图像光纤传输系统实验 7 实验五 数字光纤通信系统接口码型变换实验 9 二、选做实验部分 实验六 数字光纤通信系统线路编译码实验 11 实验七 计算机数据光纤传输系统实验 14 三、创新实验部分 实验八 数字光纤通信系统综合实验 16 2 实验一 模拟信号光纤传输实验 一、实验目的 1.了解模拟信号光纤系统的通信原理 2.了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构 二、实验仪器及材料 1. 光纤通信原理实验箱 一台 示波器 一台 三、预习要求 预习模拟光纤通信系统工作原理 四、实验内容 实验原理 根据系统传输信号不同， 光纤通信系统可分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。由于发光二极管和半导体激光器的输出光功率 （对激光器来说， 是指阈值电流以上线性部分） 基本上与注入电流成正比， 而且电流的变化转换为光频调制也呈线性，所以可以直接调制对于半导体激光器和发光二极管来说具有简 单、经济和容易实现等优点。 进行发光二极管及半导体激光器调制时采用的就是直接调制。 从调制信号的形式来看， 光调制可分为模拟信号调制和数字信号调制。 模拟信号调制直接用连续的模拟信号（如话音、模拟图像信号等）对光源进行调制。图 1-1 就是对发光二极管进行模拟调制的原理图。 P I 图 1-1 发光二极管模拟调制原理图 1 连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上， 适当地选择直流偏置电流的大小，可以减小光信号的非线性失真。电路实现上， LED 的模拟信号调制较为简单，利用其 P-I 的线性关系，可以直接利用电流放大电路进行调制，一般来说，半导体激光器很少用于模拟信号的直接调制， 半导体激光器模拟调制要求光源线性度很高。而且要求提高光接收机的信噪比比较高。 与发光二极管相比， 半导体激光器的 V-I 线性区较小，直接进行模拟调制难度加大。 本实验通过完成各种不同模拟信号的 LED 光纤传输（如正弦波，三角波，外输入音乐信号），了解模拟信号的调制过程及调制系统组成。模拟信号光纤通信系统组成如图 1-2 所示。 模 信 光 光 信 测 拟 号 发 光纤 接 号 试 信 处 送 收 处 号 理 器 理 端 器 口 单 单 源 件 件 元 元 图 1-2 模拟信号光纤传输系统框图 在 LD 模拟信号调制实验中， 采用预失真补偿电路对模拟信号波形进行失真 补偿，观察补偿后的传输效果与补偿前的效果。 实验内容 各种模拟信号 LED 模拟调制：三角波，正弦波，语音信号（外输入语音 信号） 各种模拟信号 LD 模拟调制：三角波， 正弦波，语音信号（外输入语音信 号） 五、实验报告 记录并画出各模拟信号的波形， 对模拟信号光传输前后的波形进行比较。 简述模拟信号光纤传输过程。 比较 LD 与 LED 模拟信号调制的效果。 六、思考题 分析和比较 LD 模拟信号调制与 LED 模拟信号调制的异同点，并指出其优缺点。 2 实验二 数字信号光纤传输实验 一、实验目的 了解数字信号光纤传输系统的通信原理 掌握完整数字光纤通信系统的基本结构 二、实验仪器及材料 1. 光纤通信原理实验箱 一台 示波器 一台 三、预习要求 预习数字信号光纤传输系统的工作原理。 四、实验内容 实验原理 数字信号的光源驱动电路与模拟驱动电路原理有一定区别。 半导体激光器是利用其在有源区中受激发射的器件， 只有在工作电流超过阈值电流的情况下， 才会输出激光（相干光），因而是有阈值的器件。图 2-1 为 LD 的 P-I 特性曲线及调制波形，图中的 Ith 为 LD 的阈值电流。 由图可见调制 LD 光源器件发光必须是直流偏置电流 I b 和信号电流（即调制电流 Im）的共同作用。 本实验利用光纤对各种数字信号进行传输， 以了解和熟悉光纤传输数字信号系统的组成。用双踪示波器观察光发模块与光接收模块各点的波形， 并进行比较。 图 2-3半导体激光器数字驱动电路 Ith I Im Ib 图 2-1 LD 的 P-I 特性曲线与调制波形 数字信号光纤传输系统组成框图如图 2-2 所示，对原始数字信号产生模块的信号进行各种不同方式的编码和译码，然后通过光纤传输，在测试端口观测输出端的信号波形，并且比较发光二极管的数字驱动与半导体激光器数字驱动效果的异同。 3 原 信 光 光纤 光 信 测 编 号 号 译 试 收 始 码 处 发 处 码 端 端 信 理 端 理 口 机 号 单 机 单 元 元 图 2-2 数字信号光纤传输系统组成框 图 实验内容 观察各种数字信号在 LD （1310nm