光纤通信实验指导书

光纤通信实验讲义

目 录

第一章 光发射端机指标测试实验 ........................................................................................... 1

实验1 数字光发端机的平均光功率测量....................................................................... 2 实验2 数字光发端机的消光比测量 .............................................................................. 4 实验3 半导体LD光源的P-I曲线绘制实验................................................................. 7 实验4 自动光功率控制（APC）测试........................................................................... 10 第二章 常用光无源器件测试实验 ....................................................................................... 12

实验1 光纤活动连接器 .................................................................................................. 13 实验2 光衰减器的性能指标测量 .................................................................................. 19 实验3 光隔离器的性能指标测量 .................................................................................. 22 实验4 波分复用器、分路器的性能指标测量............................................................... 26 第三章 光接收端机指标测试实验 ......................................................................................... 31

实验1 数字光收端机的灵敏度测量 ............................................................................ 32 实验2 数字光收端机的动态范围测量......................................................................... 35 第四章 光传输线路编译码实验 ............................................................................................. 37

实验1 CMI编译码原理及光传输实验 ........................................................................... 38 实验2 5B6B编码原理及光传输实验 ............................................................................. 41 实验3 5B1P编码原理及光传输实验 ............................................................................. 46 实验4 加扰、解扰原理及光传输实验 .......................................................................... 49 实验5 光纤信道眼图观察 .............................................................................................. 54 第五章 光纤传输系统综合实验 ............................................................................................. 58

实验1 模拟/数字电话光纤传输系统实验..................................................................... 58 实验2 计算机数据光纤传输系统实验 .......................................................................... 68 实验3 数字图像光纤传输系统实验 .............................................................................. 71 实验4 数字时分复接系统光通信实验 .......................................................................... 74 实验5 E1数据光传输实验 ............................................................................................. 79

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第一章 光发射端机指标测试实验

在光纤通信中，首先要将电信号转变为光信号，最常用的光源是半导体激光器和发光二极管。之所以用半导体光源，是因为：1、半导体光源体积小，发光面积可以与光纤芯径相比较，从而有较高的偶合效率；2、发射光波长适合在光纤中低损耗传输；3、可以直接进行强度调制，即只要将信号电流注入半导体光源，就可以得到相应的光信号输出；4、可靠性较高，尤其是半导体激光器，不仅发射功率大，偶合效率高、响应速度快，而且发射光的相干性也较好，在一些高速率、大容量数字光纤通信系统中得到广泛应用。

本实验系统中，提供了半导体激光器和半导体发光二极管两种光源。本章节中将对半导体激光器的指标进行测量。

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实验1 数字光发端机的平均光功率测量

一、实验目的

1.了解数字光发端机平均光功率的指标要求； 2.掌握光发端机输出光功率的测试方法。

二、实验仪器

1.光纤通信实验箱 2.20M双踪示波器

3.光功率计（FC-FC单模尾纤） 4.信号连接线 1根

三、基本原理

平均光功率是指给光发端机的数字驱动电路送入一伪随机码二进制序列为测试信号，用光功率计直接测试光发端机的光功率，此数值即为数字发送单元的平均光功率。平均光功率是在额定电流下测得的，否则结果有偏差。实验测量结构示意图如下图所示：

数字序列 TX1550 光发射 端 机 电 光 FC-FC P

图2.1.1 平均光功率测试结构示意图

四、实验步骤

1.关闭系统电源，按照图2.1.1将1550nm光发射端机的TX1550法兰接口、FC-FC单模尾纤、光功率计连接好（TX1550通过尾纤接到光功率计），注意收集好器件的防尘帽。 2.打开系统电源，液晶菜单选择“码型变换实验-- CMI码设置” 确认，即在P101铆孔输出32KHZ的SW101拨码器设置的8比特周期性序列，如10001000。 3. 示波器测试P101铆孔波形，确认有相应的波形输出。

4. 用信号连接线连接P101、P203两铆孔，示波器A通道测试TX1550测试点，确认有相应的波形输出，调节W205即改变送入光发端机信号（TX1550）幅度最大（不超过5V），记录信号电平值。即将拨码器设置序列电信号送入1550nm光发端机，并转换成光信号从

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TX1550法兰接口输出。

5. 调节光功率计工作波长“1550nm”、单位“dBm”，读取此时光功率P，即为1550nm光发射端机在正常工作情况下，对于拨码器设置32K的10001000序列的平均光功率，记录码型和光功率

6. 拨码器设置其它序列组合，W205保持不变，记录码型和对应的输出光功率，得出你的结论。

7.按返回键，液晶菜单选择“码型变换实验—CMI码PN”。确认，即在P101铆孔输出32KHZ的15位m序列。以同样的方法测试，记录码型、速率和平均光功率值。 8.改变W205值，以同样的方法测试，记录TX1550点信号电平值和对应的输出光功率，得出你的结论。

9. 关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。

注：本实验也可选择激光/探测器性能测试模块（由于此模块的好多参数都是可调节的，所以每个测试的结果可能不同）。光功率计的使用可参考其配套资料。

五、实验结果

1.记录数字光发射端机的平均光功率，标上必要的实验参数说明，归纳出光发射机输出的光功率与输入电信号的那些参数有关。

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实验2 数字光发端机的消光比测量

一、实验目的

1.了解数字光发端机的消光比的指标要求； 2.掌握数字光发端机的消光比的测试方法。

二、实验仪器

1.光纤通信实验箱 2.20M双踪示波器

3.光功率计（FC-FC单模尾纤） 4.信号连接线 1根

三、基本原理

消光比指光发射端机的数字驱动电路送全“0”码，测得此时的光功率P0；给光发射端机的数字驱动电路送全“1”码，测得此时的光功率P1，将P0、P1代入公式：

EXT?10Lg

即得到光发射端机的消光比。

P0（dB） （式2.1.1） P1本实验平台上的1550数字光端机，由于其一体化设计时作过处理，因此输入全“0”时光功率计测不出光功率（极小），即消光比为零。 1550数字光端机实验测量结构示意图如下图所示：

自编数据序列 TX1550 全0 全1

光发射 端 机 电 光 FC-FC P

图2.2.1 平均光功率测试结构示意图

本实验主要对激光/探测器的消光比进行测量。由于激光器的输入电路采用了隔直电

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P201：光发射端机的外部电信号输入铆孔。 TP201：输入1310nm光发射端机的电信号测试点。 P202: 1310nm光接收端机输出的数字信号。

六、实验结果

1．记录实验中得到的数据和波形，标上必要的实验说明。

2．长连“0”、长连“1”的数字信号不利于接收端的位同步提取，5B6B编码是怎样解决这个问题。

3．5B6B编码是否有查错和纠错功能？

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实验3 5B1P编码原理及光传输实验

一、实验目的

1．掌握5B1P编译码规则； 2．了解5B1P编译码的性能； 3．了解光纤通信中5B1P的选码原则。

二、实验仪器

1．光纤通信实验箱 2．20M双踪示波器 3．FC-FC单模光跳线

三、基本原理

本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。在本实验中，涉及的电发射部分有两个功能模块：8位的拨码器和5B1P线路编码功能。5B1P码光纤通信基本组成结构如下图所示：

TP201 5B1P 自编 数据 线路编码 P202 光纤 光发射 光接收 光 电光 电 1310nmLD+单模 判决 再生

图6.3.1 CMI码光纤通信基本组成结构

下面对数字信号5B1P码编码译码进行分析和讨论：

mB1P码是一类脉冲插入码（奇偶校验码）。原始mB码字后插入1比特的P码，作为前面m比特码元的奇偶校验比特，奇偶校验控制可以是奇数性的，也可以是偶数性的。在偶数控制时，若mB中传号个数为偶数，那么P码为“0”；若mB中传号个数为奇数，那么P码为“1”。奇数性控制可以解决长连“0”问题，使连“0”数≤2m，当P为奇数时能使连“1”数≤2m.偶数性控制不能解决连“0”问题，但便于不中断业务的误码检测。需要说明的是插入型码的种类还不少，除了上面介绍的，还有插入补码的（Mb1C）及衍

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变而来的Mb1H/1C码等。

本实验系统中m=5，即5B1P（P码为偶校验码）。 5B数据信息是SW101拨码器后5位的自编数据。 5B时钟 P102

0 1 0 0 1 5B数据 P101

5B1P时钟

P104

0 1 0 0 1 P 图6.3.2 5B1P码变换规则示例

5B1P数据

P103

四、实验步骤

1．关闭系统电源，按照图6.3.1将1310nm光发射端机的TX1310法兰接口、FC-FC单模尾纤、1310nm光接收端机的RX1310法兰接口连接好。注意收集好器件的防尘帽。 2．打开系统电源，在液晶菜单选择“码型变换实验-5B1P码设置”的子菜单，确认；SW101拨码器（后5位有效）设置数据为全“0” 或全“1” 或其它复杂数据，P101测试点观测自编数据。

3．连接P103、P201两铆孔，即将自编5B数据5B1P编码序列送往1310nm光发射端机。 4．对照5B1P编码规则，观测P103测试点的5B1P编码信号，是否符合其规则。看波形码型时可用其时钟进行同步。P102为P101的5B数据对应时钟， P104为P103的5B1P数据对应时钟。

5．示波器A通道测试TP201测试点。

6．K05插入右侧（数字信号输出）示波器B通道测试P202测试点，看是否有与TP201测试点一样或类似的信号波形。如果波形有失真，可调整W203。注意插好K01、K02、K03

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跳线器。

7．轻轻拧下TX1310或RX1310法兰接口的光跳线，观测P202测试点的示波器B通道是否还有信号波形？重新接好，此时是否出现信号波形 8．重复步骤2，设置其它数据，完成实验，记录有关数据。 9．关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。

注：本实验也可选择工作波长为1550nm的LD光发射端机，也可选择扩展模块。

五、测量点说明

P101：SW101自编5位比特的数据（后5位有用）。 P102：5B数据的同步时钟。 P103：对应的5B1P编码信号。 P104：5B1P数据的同步时钟。

P201：光发射端机的外部电信号输入铆孔。 TP201：输入1310nm光发射端机的电信号测试点。 P202: 1310nm光接收端机输出的数字信号。

六、实验结果

1．记录实验中得到的数据和波形，标上必要的实验说明。

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实验4 加扰、解扰原理及光传输实验

一、实验目的

1．掌握扰码规则； 2．了解扰码的性能；

3．了解光纤通信中扰码的选码原则。

二、实验仪器

1．光纤通信实验箱 2．20M双踪示波器 3．FC-FC单模光跳线 4．信号连接线 2根

三、基本原理

本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。在本实验中，涉及的电发射部分有两个功能模块： 8位的自编数据功能和扰码功能。涉及的电接收部分就是时钟提取和再生功能、相应的解扰功能。扰码光纤通信基本组成结构如下图所示：

TP201 加扰 自编 数据 线路编码 TP202 光纤 光发射 光接收 光 电光 电 1310nmLD+单模 解扰 判决 再生 线路译码

图6.4.1 CMI码光纤通信基本组成结构

下面对数字信号加扰码进行分析和讨论：

减少连“0”码（或连“１”码）以保证位定时恢复质量是数字基带信号传输中的一个重要问题。将二进制数字信息先作“随机化”处理，变为伪随机序列，能限制连“0”码（或连“１”码）的长度。这种“随机化”处理常称为“扰码”。

扰码虽然“扰乱”了数字信息的原有形式，但这种“扰乱”是有人为规律的，因而

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/l7xf.html