GQC 光纤通信特性实验仪实验说明书.doc

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ZKY-GQC
光纤特性及传输实验仪
实验指导及操作说明书

成 都 世 纪 中 科 仪 器 有 限 公 司
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2010-7-12
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光纤特性及传输实验

在现代通信技术中，为了防止信号互相干扰，提高通信质量与通信容量，通常用信号对载波进展调制，用载波传输信号，在接收端再将需要的信号解调复原出来。不管用什么方式调制，调制后的载波要占用一定的频带宽度，如音频信号要占用几千赫兹的带宽，模拟电视信号要占用8兆赫兹的带宽。载波的频率间隔假设小于信号带宽，那么不同信号间要互相干扰。能够用作无线电通信的频率资源非常有限，国际国内都对通信频率进展统一规划和管理，仍难以满足日益增长的信息需求。通信容量与所用载波频率成正比，与波长成反比，目前微波波长能做到厘米量级，在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难。光波波长比微波短得多，用光波作载波，其潜在的通信容量是微波通信无法比较的，光纤通信就是用光波作载波，用光纤传输光信号的通信方式。
与用电缆传输电信号相比，光纤通信具有通信容量大，传输距离长，价格低廉，重量轻易敷设，抗干扰，保密性好等优点，已成为固定通信网的主要传输技术，帮助我们的社会成功开展至信息社会。
【实验目的】
了解光纤通信的原理及根本特性。
测量激光二极管的伏安特性，电光转换特性。
测量光电二极管的伏安特性。
基带〔幅度〕调制传输实验。
频率调制传输实验。
音频信号传输实验。
数字信号传输实验。
【实验仪器】
光纤特性及传输实验仪，示波器
【实验原理】
光纤
光纤是由纤芯，包层，防护层组成的同心圆柱体，横截面如图1所示。纤芯与包层材料大多为高纯度的石英玻璃，通过掺杂使纤芯折射率大于包层折射率，形成一种光波导效应，使大局部的光被束缚在纤芯中传输。假设纤芯的折射率分布是均匀的，在纤芯与包层的界面处折射率突变，称为阶跃型光纤。假设纤芯从中心的高折射率逐渐变到边缘与包层折射率一致，称为渐变型光纤。假设纤芯直径小于10μm，只有一种模式的光波能在光纤中传播，称为单模光纤。假设纤芯直径50μm左右，有多个模式的光波能在光纤中传播，称为多模光纤。防护层由缓冲涂层，加强材料涂覆层及套塑层组成。通常将假设干根光纤与其它保护材料组合起来构成光缆，便于工程上敷设和使用。
衡量光纤性能好坏的主要是它的损耗特性与色散特性。
μm附近有3个低损耗窗口，实用的光纤通信系统光波长都在低损耗窗口区域内。
损耗用损耗系数表示。光在有损耗的介质中传播时，光强按指数规律衰减，在通信领域，损耗系数用单位长度的分贝值〔dB〕表示，定义为：
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〔dB/km〕 〔1〕
损耗系数，可计算光通过任意长度L后的强度：
〔2〕
上两式中，L是传播距离，P0是入射光强，P1是损耗后的光强。
对于单模光纤而言，随着波长的增加，其弯曲损耗也相应增大，因此对1550nm波长