光通信实验郑2Word下载.docx
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偏置电流值与光功率当量均为相对值,与真实数值成线性关系,但并非真实数值,且仪器不同可能
示值稍有差别。
且由于光探测器有一直流偏置,即使没有光输入时光功率当量窗口仍然有显示(164
左右),数据处理时可将此数值减去。
3、调节光发射机的“输入”至“MIC”档位,调节“调制”至“DIM”档位。
4、调节光接收机的“模拟”至“DIM”档位(仅在此档位光功率计示值有效)。
5、调节光发射机上的偏置电流调节按键(上三角键和下三角键),从0开始逐渐加大驱动电流,观察接
收机上光功率变化,至变化不明显为止。
6、选择实验起点,每次变化1mA,对应记下响应光功率当量。
7、将所得到的数据电流作为横坐标,光功率当量作为纵坐标,既得到类似下图所示的LED驱动电流I
与光功率输出P的关系曲线。
二、思考题:
1.分析实验数据,叙述LED光源的I-P特性曲线的特点。
2.若用此器件传输信号,应如何选择合适的静态工作点,信号的幅度应控制在怎样的范围内?
实验二LD光源I-P特性研究
1.了解LD光源的光源的发光机理。
2.学习LD光源的光学特性和电学特性。
二、实验内容及步骤:
半导体激光器LD发光有三个条件:
受激辐射、粒子束反转、谐振腔。
受激辐射是在外来光影响下产
生的,处于高能级上的原子在外来一个频率为21二E2-Ei的光子激励下,由高能级向低能级跃迁。
受激
h
辐射产生的光子与外来光子具有完全相同的特征,即它们的频率、相位、振动方向和传播方向均相同,因而,受激辐射发出的光是相干光。
在外来一个光子作用下,最终可得到许多全同光子,这种现象称为光放大。
受激吸收是受激辐射的逆过程,要使激光物质能对光进行放大,必须使物质中受激辐射大于受激吸收,此时物质中原子数出现反转分布,即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数,这种现象称为粒子数反转。
光通过粒子数反转分布的激活物质,发生受激放大作用。
但此时还没有形成一定的振荡方式,为此必须由一个光学谐振腔,才能实现真正的激光作用。
谐振腔的作用,一方面是使一些满足谐振条件的光,在往返多次振荡中得到放大;
同时也使那些不能满足谐振条件的光在往返中逐渐消失,从而得到一定振荡模式的激光输出。
因此,半导体激光器是利用在有源区中受激而发光的光器件。
只有在工作电流超过阈值电流的情况下,
才会输出激光,因而是有阈值的器件。
本实验仪采用的LD光源,其中心波长为650nm。
1、取仪器配套的带调节架的光源和探测器一套,分别与光发射机、光接收机相连。
3、调节光发射机的“输入”至“MIC档位,调节“调制”至“DIM”档位。
6、选择合适亮度,调节金属调节架上的调节旋钮,使激光束对准探测器。
7、选择实验起点,每次变化1mA,对应记下响应光功率当量。
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将所得到的数据电流作为横坐标,光功率当量作为纵坐标,既得到类似下图所示的LED驱动电流I
二、思考题:
1.分析实验数据,叙述LD光源的I-P特性曲线的特点。
3.与LED光源I-P特性曲线相比,LD光源有哪些优点和缺点。
实验三语音信号的传输
1.了解语音信号通信的有关知识;
2.学习语音信号的光纤及激光的传输方式。
二、实验步骤:
按如下步骤进行测试:
1、仪器配套的光纤一根,将其中一端与LED光源的插座相连,另一端与PIN探测器的插座相连;
或取
仪器配套带调节架的LD光源和探测器。
2、将仪器配套的麦克连接至音频输入端子(也可自加音频输入设备)。
3、接通电源,选择模拟通信方式。
4、通过仪器后面版上的切换开关,选择通信方式(空间激光通信或光纤通信)。
5、调节光发射机的“输入”至“MIC”,调节“调制”至“DIM”档位。
6、调节光接收机的“模拟”至“MIC”档位。
7、用示波器观察光发射机TP1,确定音频信号幅度。
根据实验一、实验二的结果,调节光发射机上的偏置电流调节按键,选择合适的静态工作点。
9、用示波器观察光发射机TP6、TP8,观察经驱动电路调制后音频信号波形。
10、用示波器观察光接收机TP1、TP2,观察经传输线路(光纤或空间)传输后音频信号波形。
11、调节音量调节旋钮,选择合适音量
由于探测器端放大倍数极大,所以如果音量过大可能会造成扬声器驱动电路自激,此时扬声器有啸
声,调节音量旋钮即可极大程度消除啸声。
实验四空间激光通信的干扰、窃听
1.了解激光通信的有关知识;
2.学习LD光源的基本调节方法和步骤。
本实验属于实验三的增强型实验,只需要简单的分束镜就可实现激光通信的窃听,加深对学生对空间
激光通信的理解。
可作为基础实验,也可作为表演实验。
可按如下步骤操作:
1、在实验三的基础上,选择空间激光通信组件。
2、将分束镜插入通信激光束中,从中即可分出一束激光,而且对原通信质量影响不大。
分束镜为普通玻璃,每个端面菲涅尔反射为3%左右。
3、来回转动分束镜或插入一块毛玻璃,则通信质量会受到明显干扰。
4、使用另一台光通信实验系统的光接收机(或仍使用原接收机),将探测器对准窃出的激光束,调节合适
音量,即可实现窃听。
■
实验五视频信号的光纤传输实验
、实验目的:
1.学习全电视信号的组成;
2.学习视频信号的光纤传输。
、实验内容及步骤:
在光通信实验系统中,使用CCD摄像头作为视频信号的输入设备。
实际上发送端产生并发送的是
个复合视频图像信号一一全电视信号,它包括三个部分:
行消隐信号的作用是消除水平回扫线,场消隐信号的作用是消除竖直方向上的回扫线;
行同步信号使
显像管和摄像头中的行扫描同步,场同步信号使显像管和摄像头中的场扫描同步。
全电视信号的波形如图a所示。
图中第一排表示一幅画面的全电视信号,第二排是行扫描锯齿波电
流波形,第三排是场扫描锯齿波电流波形。
同步信号电平为100%,消隐电平(黑色电平)为75%,白色
电平为12.5%;
黑色电平和白色电平之间为灰色电平,图像信号的电平在此范围内。
图b是将图a的一部分放大来看。
图中,
1是一行时间内的视频图像信号,它携带着一行的图像信息,出现在行扫描的正程时间内;
2是行消隐信号,其脉冲宽度为12卩s,出现在行扫描的逆程时间内;
3是场扫描信号,其脉冲宽度为1.6ms,占有25行时间,它出现在场扫描的逆程时间内;
4是行同步信号,脉冲宽度4.7卩s;
5是场同步信号,脉冲宽度为0.16ms。
实验步骤如下:
2、取仪器普通的视频线2根,分别连接摄像头与光发射机的视频输入端子、显示器与光接收机的视频输出端子。
3、接通摄像头、显示器、主机电源,按下发射机与接收机的“VIDEO”。
4、通过仪器后面版上的切换开关,选择光纤通信方式。
5、将示波器拨至视频档位(多数示波器有此档位),观察光发射机TP7、TP8,此时示波器显示为视频信号。
6、观察光接收机的TP8波形,比较与发射机有何不同。
7、录观察到的视频信号的大体形状,并指出各部分名称。
三、思考题:
1•行消隐和场消隐信号的作用是什么,没有会怎样?
2•行同步和场同步信号的作用是什么,若发射与接收不同步,图像会怎样变化?
3.若一幅画面的信号数为400X625个,为了保证活动图像的连续性,每秒应送出25幅画面,则视
频信号的频率范围是多少。
(答案6.25兆)
4.全电视信号的高频和低频部分分别传送的是图像的哪些部分。
(答案高频传送细节,低频传送大面
积图像)
’25ft
同步电平100^^■^F~76%T1J
312.5行
I
II
行扫描
丄丄]
LL
场扫描輾齿渡
Tv=ZOms
Tv—2Qins
(扫奇我行)
偶敖场
I打假数行)
图a.一幅画面的全电视信号
0”16riis4・?
声
图b.全电视信号
实验六模拟信号的脉冲频率调制(PFM)传输
1.掌握脉冲频率调制的基本原理;
2.学习模拟信号的脉冲频率调制及光纤传输。
、实验内容:
本节的主要内容是掌握脉冲频率调制的实验原理和实验电路。
脉冲频率调制的特点是:
脉冲序列的幅度维持不变,而脉冲的频率随外加低频信号的变化而改变。
输出脉冲频率与中心频率的变化量与输入信号
的幅度成正比,为了实现对外加信号所包含信息的调制,我们必须将中心频率设置至少大于输入信号的最
高频率两倍以上,本实验设置为
50kHz左右。
脉冲频率调制的专用电路,
号频率受到输入信号的调制。
利用其输出方波频率受输入电压控制实现脉冲频率调制,使输出方波的信
脉冲频率调制解调方案为,
将输入的脉冲频率信号倍频,将信号的频谱搬运到2倍频处,通过低通滤
波便可实现脉冲频率信号的解调,
恢复出原始信号。
实验步骤:
1、将信号设置到正弦波输入状态,选择调制方式为PFM,观察输入波形和调制输出波形;
2、正确设置好LED的驱动电流,观察LED光源两端的调制波形;
3、连结好传输光纤,在接收端将解调方式选择为PFM;
4、在此调节输入端的LED光源驱动电流大小,观察并纪录解调输入和解调输出波形。
实验七模拟信号的脉冲宽度调制(PWM)传输
一、实验目的:
1.掌握脉冲宽度调制及解调的基本原理;
2.学习模拟信号的脉冲宽度调制及光纤传输。
二、实验内容及步骤:
脉冲宽度调制(PWM)像调幅和调频一样可用于低频信号的调制传输。
PWM的特点是:
载波脉冲信号的频率和幅度维持不变,而脉冲的宽度
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- 光通信 实验