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光纤通信实验讲义

实验一 P-I 特性曲线的绘制与光纤熔接机的使用

一、实验目的

1、学习半导体激光器发光原理

2、了解半导体激光器平均输出光功率与注入电流的关系

3、掌握半导体激光器 P-I 曲线的测试与绘制方法

4、了解光纤熔接机的操作方法

二、实验容

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。

三、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。

四、基本原理

1、半导体激光器的功率特性与伏安特性

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 I

th

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。

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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 I

th

，当输入电流小于 I

th

时，其输出光为非相干的荧光，类似于 LED 发

出光，当电流大于 I

th

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，带尾纤与 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。

五、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

与其一样）

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

最小值与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。

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