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北交大通信工程施工综合实验光纤.pdf
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北交大通信工程施工综合实验光纤.pdf
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通信工程综合实验
实验报告
光纤传输系统实验
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日期:2016/4
第 7 章光无源器件特性测试
实验三无源光耦合器特性测试
1、实验目的
〔1〕了解光耦合器的工作原理及其构造
〔2〕掌握光耦合器的正确使用方法
〔3〕掌握光耦合器的主要特性参数的测试方法
2、实验环境及相关设备
〔1〕JH5002A+型光纤通信原理实验箱 1 台
〔2〕光功率计 1 台
〔3〕FC/PC 光纤活动连接器 2 个
〔4〕FC/PC Y 型光分路/合路器〔分光比 10:90〕 1 个
z
3、实验根本原理
光耦合器又称为光定向耦合器,用于对光信号实现分路、合路、插入和分配,
其工作机理是光波导间电磁场的相互耦合
1〕光耦合器的分类
光耦合器的种类很多,最根本的耦合器可以实现两波耦合。从构造上看,两
个入口的光耦合器有如下几种类型。
第 1 类光耦合器件为微光元件型,这种类型多数采用自聚焦透镜为主要的光
学构件,利用λ/4 的自聚焦透镜可以把会聚或发散的光线变成平行光线,也可以
把平行光线变成会聚或发散的光线,这一特点可以用来实现两束光线的耦合。
第 2 类光耦合器件是利用光纤熔锥成形,用两根以上的光纤经局部加热融合
而成,首先去掉光纤的覆层,再在熔融拉伸设备上平行安装两根光纤,局部加热
融合,并渐渐将融合局部直径从 200μm 左右拉伸到 20~40μm 左右。由于这种
细芯中的光场渗透到包层中,两个纤芯之间就会产生光的耦合,控制拉伸的程度
即可以控制耦合比,附加损耗和分光比由光纤选型和熔融拉伸工艺所决定,借助
计算机的精细控制,自动熔融拉伸设备可不连续地监测分光比和拉伸量,使制得
的光纤耦合器平均插入损耗达 0.1dB 一下,分光比精度达 1%一下。星型耦合器
是这种构造最典型的一种形式,如图 7-15 所示。
第3类光耦合器件采用光纤磨抛技术,将两根光纤磨抛后的楔形斜面对接胶
黏,再与另一根光纤的端面黏结。其附加损耗可以低于1dB,隔离度大于50dB,
分光比可由1:1至1:100。
z
第4类光耦合器件用平面波导技术实现,运用先进的平面薄膜光刻、扩散工
艺,可得到一致性好、分光比精度也高的光耦合器,但耦合到光纤的插入损耗较
大。
在上述各类光耦合器中,熔锥型光纤耦合器制作方便,容易与外部光纤连接,
能耐受较高的机械振动和温度变化,且价格廉价,因此这种类型的光耦合器件应
用最多。
2〕2×2单模光纤耦合器的构造
2×2单模光纤耦合器方框图如图7-16所示
2×2单模光纤耦合器按应用目的可分别制成性能不同的两类器件,一类是光
分路器/合路器,另一类是波分复用器〔又称光分波器/合波器〕。光分路器/合路
器工作于一个波长,对光信号实现分路、合路;而波分复用器则工作于两个或两
个以上不同的波长,实现不同波长光信号的合路或根据波长进展光信号的分路。
3〕光分路器/合路器的性能指标
当光分路器/合路器工作于一个波长时,假设光源接于端口1,则光功率耦合
到端口3和2,几乎没有光功率折返过来耦合到端口4;而当光源接于端口4时,也
几乎没有光功率折返过来耦合到端口1。另外,根据器件的光路可互异性,端口1、
4可以与端口2、3对调。这种耦合器的技术指标如下。
〔1〕工作波长λ,通常取1310nm或1550nm
〔2〕附加损耗Lf
式中,P1——注入端口1的光功率
P2,P3——分别为端口2、3输出的光功率。良好的2×2单模光纤耦合器的附加
损耗可小于0.2dB。
z
〔3〕分光比〔或分束比〕
分光比的比值大小可以根据应用要求而定。
〔4〕分路损耗
〔5〕反向隔离度
通常要求 。
4、实验容及步骤
该实验可在试验箱左边上方的 1310nm 光端机发送模块或右边上方的
1550nm 光端机发送模块上各自独立进展。主要是对光分路/合路器性能指标进展
测试,做实验前做好准备工作,按图 7-17 连接好测试设备,连接尾纤、连接器
和光无源器件时要注意定位槽方向。〔选用的是 1550nmLD,与示意图略有不符〕
1〕电路局部操作
2〕光路局部操作
3〕翻开实验箱操作电源开关
4〕输入端至各支路输出端分路损耗的测量
用光功率计测量 1550nm 光源经尾纤输出在“a〞点的光功率 Pa,然后将信号
接入光分路器的输入端口;用光功率计测量支路一〔“b〞点〕光功率 Pb 及支路
二〔“c〞点〕光功率 Pc,记录测量结果并将测试数据分别填入以下两表,计算
光分路器各支路分路损耗值。
50%光分路器分路损耗
输入功率/dBm
Pa:-0.68
Pa:-0.68
输出功率/dBm
Pb:-3.68
Pc:-3.77
z
插入损耗/dB
3
3
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