GQC光纤通信特性实验仪实验说明书资料.doc

GQC光纤通信特性实验仪实验说明书资料.doc光纤特性及传输实验仪
实验指导及操作说明书
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光纤特性及传输实验
在现代通信技术中，为了避免信号互相干扰，提高通信质量与通信容量，通常用信号对载波进行调制，用载波传输信号，在接收端再将需要的信号解调还原出来。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。载波的频率间隔若小于信号带宽，则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行统一规划和管理，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拟的，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发展至信息社
会。
【实验目的】
1、
了解光纤通信的原理及基本特性。
2、
测量激光二极管的伏安特性，电光转换特性。
3、
测量光电二极管的伏安特性。
4、
基带（幅度）调制传输实验。
5、
频率调制传输实验。
6、
音频信号传输实验。
7、
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】
1、 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
纤芯，直径 5～50μm
璃，通过掺杂使纤芯折射率大于包层折射率，形成一种光
包层，直径约 125μm
波导效应，使大部分的光被束缚在纤芯中传输。若纤芯的
折射率分布是均匀的， 在纤芯与包层的界面处折射率突变，
防护层，直径约 250μm
称为阶跃型光纤。若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。若纤芯直径小于
图 1 光纤的基本结构
10μm，只有一种模式的光波能在光纤中传播，称为单模光纤。若纤芯直径
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。通常将若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。
损耗特性决定光纤传输的中继距离。光在光纤中传输时，由于材料的散射，吸收，会使光信号衰减，当信号衰减到一定程度时，就必需对信号进行整形放大处理，再进行传输，才能保证信号在传输过程中不失真，这段传输的距离叫中继距离，损耗越小，中继距离越长。光纤的损耗与光波长
有关，通过研究发现，石英光纤在 ，， 附近有 3 个低损耗窗口，实用的光纤通信系
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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：
α
10
P0
（ dB/km ）
（ 1）
L
lg
P1
已知损耗系数，可计算光通过任意长度
L 后的强度：
L
P1P0 10 10
（ 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波长的使用， 要