光通信实验报告(1).docx

光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第1页。光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第1页。光通信实验报告 光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第1页。 光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第1页。 实验一：测量光纤耦合效率 【实验简介】： 光线主要用于通信、光纤传感、图像传送以及光能传递等方面。由于光纤制造技术的不断进步，光线内部的损耗越来越小，因此在实际应用中提高光源与光纤之间的耦合效率是提高系统传输效率的重要技术之一。 【实验目的】： 1.了解光纤特性，种类 2.掌握光纤耦合的基本技巧及提高耦合效率的手段 3.熟悉常用的耦合方法 【实验装置示意图】： 【实验数据】： 光纤输出光功率：0.78mW 光纤输入光功率：1.9mW 耦合效率为：0.78/1.9*100%=41.1% 【实验思考总结】 耦合时，因为起始的光强较弱，用探测器检测效果不明显。可以先用目测法，观察输出光斑的亮度。等到达到一定的亮度之后，在接入探测器，观察示数。调节时，首先调节高度，然后调节俯仰角，最后在调节左右对准度与旋转方向。 实验二：测量光纤损耗 【实验目的】： 通过测量单模光纤的衰减值，了解测量光纤损耗的常用方法：插入法（实际测量中很多器件的插损、损耗都使用这种方法）。 【实验原理】： 光源发出的光通过光的注入系统输入到短光纤中，并通过光纤活动连接器与光功率计接通。首先测量短光纤的输出功率P1，然后通过光纤连接器接入被测光纤，测量长光纤的输出功率P2，则光纤的总损耗为 光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第2页。光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第2页。A=10lgP1P2(dB) 光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第2页。 光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第2页。 被测光纤的长度为L，则光纤的损耗系数为 α=AL(dB/km) 【实验装置示意图】： 【实验数据】： 光纤长度L：6km 波长为1310nm的数据 电流（mA） 22.5 17.0 7.3 P1(dBm) -7.1 -9.9 -13.2 P2(dBm) -9.2 -12.8 -15.5 损耗A（dB） 2.1 2.9 2.5 损耗系数α（dB/km） 0.44 0.41 0.383 波长为1550nm的数据 电流（mA） 25.4 16.2 13.6 P1(dBm) -6.9 -10.0 -11.1 光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第3页。光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第3页。P2(dBm) 光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第3页。 光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第3页。 -8.7 -11.9 -12.9 损耗A（dB） 1.8 1.9 1.8 损耗系数α（dB/km） 0.30 0.32 0.30 实验三：测量光纤的数值孔径 【实验简介】： 光纤的数值孔径大小与纤芯折射率、纤芯-包层相对折射率差有关。光纤的数值孔径表示光纤接收入射光的能力。 【实验目的】： 了解测量数值孔径的方法，对远场法有初步了解。 【实验原理】： 远场强度有效数值孔径是通过光纤远场强度分布确定的，它定义为光纤远场辐射图上光强下降到最大值的5%处的半张角的正弦值。 【实验装置示意图】 【实验数据】 光功率最大值为162.5nW，下降到5%时对应的角度为8.5°和-8.3° 【数据处理】 光纤的数值孔径： NA=sin8.5°--8.3°2=0.146 实验四：测量光纤的模场直径和折射率分布曲线 【实验目的】： 通过近场法测量光纤的折射率分布曲线，对近场法有一定了解 通过近场法测量多单模光纤的模场直径，了解了解并掌握近场法测量多模光纤模场直径的方法 【实验原理】 1.近场法是利用光纤输出端面上的光强度来测量光纤的部分几何参数的典型方光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第4页。光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第4页。法。这种方法的原理为：光纤输出端面上的光强度分布NEP近似于折射率分布，这种方法控制简单，应用广泛，但精度不高。 光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第4页。 光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第4页。 R=[（n1－n0）/（n1＋n0）]2 公式中n0为空气的折射率；n1为介质材料的折射率。 根据光的折射定律，我们最终可导出如下公式： 　　　　　 　 n(r)－ncl =k[Pcl－P(r)]/ Pcl k为取决于系统参数的校正系数；ncl和Pcl是常数，分别为光纤包层折射率和折射光功率。 由此可见，折射光功率P (r)与n (r)有关，从而通过测量P (r)就可得到n (r) 。 2.根据光纤输出端面上的光强度分布绘制出光强分布曲线，通过观察光强下降为1/e出的光斑半宽度，测出光纤的模场直径 【实验结果】 光通信是现代通信技术的核心部分，它利用光的传播特性实现信息的高速、大容量传输。本实验报告涉及四个关键的光通信实验，包括测量光纤耦合效率、光纤损耗、数值孔径以及模场直径和折射率分布曲线，旨在帮助学生深入理解光纤通信的基本原理和技术。 **实验一：测量光纤耦合效率** 光纤耦合效率是光源能量有效进入光纤的比例，对于光通信系统的性能至关重要。实验中，通过比较光纤输入和输出的光功率计算得到耦合效率约为41.1%。实验技巧包括先目测调整光强，再使用探测器进行精确测量，依次调整高度、俯仰角和左右对准。 **实验二：测量光纤损耗** 光纤损耗是影响信号质量的关键因素，可以通过插入法测量。实验中，使用不同波长的光源，计算得到单模光纤的损耗系数，如在1310nm和1550nm波长下，损耗系数分别为0.44dB/km和0.30dB/km。损耗系数与光纤长度乘积即为总损耗。 **实验三：测量光纤的数值孔径** 数值孔径是表征光纤接收光能力的参数，与纤芯折射率和包层折射率差有关。实验通过远场强度分布确定数值孔径，本实验中数值孔径为0.146，反映了光纤对光的收集能力。 **实验四：测量光纤的模场直径和折射率分布曲线** 模场直径和折射率分布曲线决定了光纤的信息传输模式。实验采用近场法，通过光强度分布曲线测量模场直径，分别得到多模光纤（约41.8903um）和单模光纤（约10.6um）的模场直径。同时，近场法也用于获取折射率分布信息，这对于理解光纤内部光信号的传播路径至关重要。 **实验五：光纤波分复用误码测试** 误码率是评估通信系统可靠性的重要指标，实验通过误码仪测试在波分复用系统中的误码性能，了解其与系统性能的关系。 通过这四个实验，学生能够深入理解光纤通信的物理基础，包括耦合技术、损耗测量、光纤特性分析以及系统性能评估。这些知识对于设计和维护高效、可靠的光通信网络具有重要意义。