光通信综合试验4.ppt

实验四 光纤传输特性与参数测试实验 实验目的 1.了解光纤损耗的定义 2.学会用剪断法测量光纤的损耗 3.学会使用光纤扰模器 实验内容 1.测量光纤的损耗 2.测量光纤的弯曲损耗 实验原理——光纤的损耗分类 光纤的固有损耗： 散射损耗 吸收损耗 因光纤结构不完善引起的损耗 光纤的附加损耗： 微弯损耗 弯曲损耗 接续损耗。 　附加损耗是人为造成的，可以尽量避免 。 实验原理：光纤弯曲损耗 对于不同的曲率半径，光纤有不同的损耗。 单模光纤中的弯曲损耗是依赖于波长的，即单模光纤对弯曲损耗的敏感性随着波长的增加会有少量的增长，产生这种变化的物理原因是因为较长的波长会使MFD(单模光纤模场直径)增加，从而使更多的功率辐射到纤芯外。 随机分布的光纤微弯曲，将使光纤中产生模式耦合，造成能量辐射损耗。 鉴于弯曲会造成光纤损耗，故在应用过程中应避免光纤、光缆的过度弯曲。 实验原理：光纤损耗定义 实验原理：剪断测量法 测量光纤损耗的方法很多，CCITT建议以剪断法为参 考，插入法为第一替代法，背向散射法为第二替代法。 实验原理：扰模器的作用 多模光纤损耗的测量，注入条件是头等重要的。多 模光纤中可以传输成百上千个模，由于耦合条件的不 同，各模携带的初始能量亦不同，传播过程中，由于 模变换、模耦合和模衰减，各模携带的能量比例不断 变化，只有经过很长的传输距离后，各模传输能量的 比例才能固定下来。这时才达到了平衡模分布或稳态 模分布。 随着光纤轴向均匀性的差异和光纤所处的状态不同，达到 平衡模分布的长度也不一样，一般可从几百米到几千米不等。 显然，测量剪断后2m光纤的长度是远远达不到平衡模分布 要求的。 为了满足测量的要求，必须加速平衡模分布建立的过程， 就是说，要人为地控制注入条件和注入技术，使1～2m长光 纤输出端的场分布接近平衡模分布。因此在测量多模光纤损 耗时，须用扰模器形成平衡模分布。 在单模光纤中只传输基模，没有多模光纤中各种模变换、 模耦合及模衰减等问题。 实验原理：小可变衰减器 实验原理：弯曲半径为R1(1-2扰模法) 实验步骤： 光纤损耗测量（如书图4.7所示框图） 1、任取一路数字信号与输入端口P202连接。 2、将单刀双掷开关S200拨向数字传输端。 3、用光功率计测量此时的光功率P3。 4、拆除小可变衰减器。 5、用光功率计测得此时的光功率为P2。 6、代入公式计算即得光纤损耗值（注意实际是测量了可变衰减器的随机衰减值）。 7、在光纤损耗测量实验的基础上，改变扰模器的曲 率半径，采用1-2和2-2扰模法，分别测量不同弯曲 半径下光纤的输出功率P1和P2，代入公式计算弯曲 损耗。 8、采用1550nm模块重新实验比较。 9、关闭电源，拆除连线，整理设备。 实验要求与数据处理: 注意事项： 输入数字信号的码元结构要求0、1分布均匀。 分别测量1310和1550两个波长的功率时，别忘记功率计波长要转换。 测量光纤损耗时，统一采用2,2扰模。 思考题： 参考资料： [1]薛梦驰.光纤弯曲损耗的研究与测试[J].研究与开 发，2009.7 [2]刑雪宁.光纤的弯曲损耗和微弯损耗及其利用[J]. 中国有线电视，2004.12 * Af：光纤损耗 P1：光纤输入端光功率 P2：光纤输出端光功率 光纤损耗的定义: CCITT推荐的剪断法： 实验原理：扰模器的作用 P2 P3 实验原理：光纤损耗实际测量框图 本实验中，用2,2扰模器形成平衡模分布，用小可变衰减器替代一段光纤，测得光纤损耗为： 实验原理：光纤弯曲损耗实际测量框图 本实验中，分别用2-2扰模器和1-2扰模器实现光纤的弯曲，测得光纤的弯曲损耗为： 扰模器 光 功 率 计 标 准 光 源 P1 P2 大 中 小 图（a） 图（b） 实验原理：弯曲半径为R2(2-2扰模法) 实验步骤： 经过1,2扰模P21(μw) 1,2扰模器的衰减(dB) 2,2扰模器的衰减(dB) 衰减器的随机衰减(dB) 经过2,2扰模及衰减器3(μw) 经过2,2扰模P22(μw) 不经过扰模P1(μw) 1550 1310 波长(nm) 扰模方法 1、比较相同波长，不同弯曲半径的光纤损耗，说明弯曲半径对光纤损耗的影响，为什么？ 2、比较相同弯曲半径，不同传输波长的光纤损耗，说明传输波长对光纤损耗的影响，为什么？ 3、分析剪断法测量光纤损耗中扰模器的作用。