光纤信号传输实验指导
【教学目的】
1．学习光纤信号传输系统的基本结构及各部件选配原则；
2．熟悉光纤传输系统中电光/光电转换器件的基本性能；
3．训练如何在光纤传输系统中获得较好信号传输质量。
【教学重点】
__ 1.光纤信号的发射、传输、接收原理
__ 2.光纤信号传输系统幅度的调制
【教学难点】
1.光纤信号传输系统的基本结构
2.光电转换器件的基本性能
【课程讲授】
__ 提问
__ 1. 音频信号是如何调制的？
__ 2. 光信号在光纤中是如何进行传输的？
__ 3. 音频信号是如何解调的？
一、实验原理
光纤传输系统如图一所示一般由三部分组成：光信号发送端；用于传送光信号的光纤；光信号接收端。光信号发送端的功能是将待传输的电信号经电光转换器件转换为光信号，光纤的功能是将发送端光信号以尽可能小的衰减和失真传送到光信号接收端，目前光纤一般采用在近红外波段0.84μm、1.31μm、1.55μm有良好透过率的多模或单模石英光纤。光信号接收端的功能是将光信号经光电转换器件还原为相应的电信号，光电转换器件一般采用半导体光电二极管或雪崩光电二极管。组成光纤传输系统光源的发光波长必须与传输光纤呈现低损耗窗口的波段、光电检测器件的峰值响应波段匹配。
2．光信号发送端的工作原理
系统采用的发光二极管的驱动和调制电路如图二所示，信号调制采用光强度调制的方法，发送光强度调节电位器用以调节流过LED的静态驱动电流，从而相应改变发光二极管的发射光功率。
图（二）
3．光信号接收端的工作原理
图四是光信号接收端的工作原理图，传输光纤把从发送端发出的光信号通过光纤藕合器将光信号藕合到光电转换器件光电二极管，光电二极管把光信号转变为与之成正比的电流信号，光电二极管使用时应反偏压，经运放的电流电压转换把光电流信号转换成与之成正比的电压信号。光电二极管的频响一般较高，系统的高频响应主要取决于运放等的响应频率。
图（三）
4．传输光纤的工作原理
目前用于光通讯的光纤一般采用石英光纤，它是在折射率n2较大的纤芯内部，覆上一层折射率n1较小的包层，光在纤芯与包层的界面上发生全发射而被限制在纤芯内传播，如图五所示。石英光纤的主要技术指标有衰减特性，数值孔经和色散等。
图（四）
二、实验仪器
双踪示波器、光纤信号传输实验仪
三、实验步骤
1．光纤传输系统静态电光/光电传输特性测定
分别打开光发送端电源和光接收端电源，面板上两个三位半数字表头分别显示发送光驱动强度和接收光强度。调节发送光强度电位器，每隔100单位（相当于改变发光管驱动电流1ma）分别记录发送光驱动强度数据与接收光强度数据，在坐标纸上绘制静态电光/光电传输特性曲线。