实验十一模拟信号光纤传输实验一、实验目的1、了解模拟信号光纤系统的通信原理2、了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构二、实验内容1、各种模拟信号LED模拟调制：三角波，正弦波，语音信号（外输入语音信号）2、各种模拟信号LD模拟调制：三角波，正弦波，语音信号（外输入语音信号）三、预备知识1、列出你所知道的所有模拟信号的种类四、实验仪器1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱 1台2、20MHz双踪模拟示波器1台3、万用表1台4、FC/PC-FC/PC单模光跳线1根5、850nm光发端机和光收端机（可选）1套6、ST/PC-ST/PC多模光跳线（可选）1根7、音频线（可选）1根8、外输入语音信号源（可选收音机，单放机，PC机等）1套9、连接导线 20根五、实验原理根据系统传输信号不同，光纤通信系统可分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。

由于发光二极管和半导体激光器的输出光功率（对激光器来说，是指阈值电流以上线性部分）基本上与注入电流成正比，而且电流的变化转换为光频调制呈线性，所以可以直接调制。

对于半导体激光器和发光二极管来说，具有简单、经济和容易实现等优点。

进行发光二极管及半导体激光器调制时采用的就是直接调制。

连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，适当地选择直流偏置电流的大小，可以减小光信号的非线性失真。

电路实现上，LED的模拟信号调制较为简单，利用其P-I的线性关系，可以直接利用电流放大电路进行调制，实验箱模拟信号调制电路如图11-3所示。

一般来说，半导体激光器很少用于模拟信号的直接调制，半导体激光器模拟调制要求光源线性度很高。

而且要求提高光接收机的信噪比比较高。

与发光二极管相比，半导体激光器的V-I线性区较小，直接进行模拟调制难度加大，采用图11-3调制电路，会产生非线性失真。

本实验通过完成各种不同模拟信号的LED光纤传输（如正弦波，三角波，外输入音乐信号），了解模拟信号的调制过程及调制系统组成。

模拟信号光纤通信系统组成如图11-2所示。

半导体激光器的模拟调制，直接利用图11-3所示电路进行调制，比较LED直接模拟调制与LD直接模拟调制的区别。

从调制信号的形式来看，光调制可分为模拟信号调制和数字信号调制。

模拟信号调制直接用连续的模拟信号（如话音、模拟图像信号等）对光源进行调制。

图11-1就是对发光二极在LD模拟信号调制实验中，采用预失真补偿电路对模拟信号波形进行失真补偿，观察补偿后的传输效果与补偿前的效果。

六、注意事项1、光源，光跳线，光波分复用器，光功率计等光学器件的插头属易损件，应轻拿轻放，使用时切忌用力过大。

2、不可带电拔插光电器件，要拔插光电器件，须先关闭电源后进行。

七、实验步骤A 、LD 模拟信号调制实验1、连接导线：模拟信号源模块T303与光发模块T111连接。

3、将拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到模拟、1310nm 和1310nm 档。

K121拨下。

4、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。

5、打开模拟信号源模块(K60)、光发模块(K10)的直流电源。

6、调节模拟信号源模块电位器W306，使TP303波形幅度为2V 。

7、用万用表监控R110两端电压（红表笔插T103，黑表笔插T104），调节半导体激光 器驱动电流（W112），使之小于25mA 。

8、调节电位器W111，W112和W121，使得TP121处波形幅度为2V 且无明显失真，用示波器观察TP111，TP112和TP121波形，观察模拟信号光纤传输调制过程。

图11-2 模拟信号光纤传输系统框图IP图11-1 发光二极管模拟调制原理图13、依次关闭各直流电源、交流电源，拆除导线，拆除各光学器件，将实验箱放好。

八、实验报告记录并画出各模拟信号的波形，对模拟信号光传输前后的波形进行比较。

TP111TP112TP121图11－5 以正弦波为例TP111、TP112、TP1221波形实验分析：通过实验可知，正弦波，三角波，方波的波形都可以通过示波器看出来，但是有些波形即使通过了调制，还是有些微的失真。

不过这种失真还是不妨碍我们进行模拟信号光纤传输实验的观察。

误差分析：由实验结果可知，波形图存在一定的失真，这些误差产生的原因是多方面的：1、可能由于实验箱、示波器的电压不稳定，从而造成波形图的失真。

2、可能由于W111，W112，W121的调节幅度变化太大，实验者调节的幅度也太大，因而造成实验结果的误差。

3、也有可能是元器件的连接接触不良，从而造成波形图的失真。

九、思考题1、根据电路图，分析W111，W112，W121的作用，并用实验验证。

答：W111，W112，W121是用来调节电压的，使得波形的幅度稳定在2V左右，从而使得示波器的输出无明显失真。

2、此光纤传输系统能否传输数字信号，为什么？答：可以。

光纤传输的是光纤传输的是数字信号转换成光波后的数字光波信号。

传至终端的时候.则需要另一个解调器，将数字信号还原成我们可识别的信息继续进行传播。

3、分析和比较LD模拟信号调制与LED模拟信号调制的异同点，并指出其优缺点。

答：LD: 温度特性差，动态范围小，响应速度较快易于高速的模拟调制。

LED：温度特性好，动态范围大响应速度较慢，因此调制频率不能太高实验二十二光纤通信网中的光波分复用技术实验一、实验目的1、了解光纤接入网中波分复用原理2、掌握波分复用技术及实现方法二、实验内容1、实现用两种连接方式组成1310nm与1550nm光纤通信的波分复用系统三、预备知识1、了解光的波分复用的概念四、实验仪器1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱 1台2、20MHz双踪模拟示波器 1台3、万用表 1台4、波分复用器 2个5、FC-FC法兰盘 1个6、连接导线 20根五、实验原理随着人类社会信息时代的到来，对通信的需求呈现加速增长的趋势。

发展迅速的各种新型业务（特别是高速数据和视频业务）对通信网的带宽（或容量）提出了更高的要求。

为了适应通信网传输容量的不断增长和满足网络交互性、灵活性的要求，产生了各种复用技术。

本实验重点是光的波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）。

WDM技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率（或波长）不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输；在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。

由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立的（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。

波分复用系统原理图如图22-1所示。

Mux／DeMux是WDM系统使用中不可或缺的两种元件。

也就是我们常说的复用，解复用器。

DWDM使光导纤维网络能同时传送数个波长的讯号，而Mux则是负责将数个波长汇集至一起的元件；DeMux则是负责将汇集至一起的波长分开的元件。

OADM是WDM系统中一个重要的应用元件，其作用是在一个光导纤维传送网络中塞入／取出（Add-Drop）多个波长信道；置OADM于网络的结点处，以控制不同波长信道的光讯号传至适当的位置。

光纤通信系统中通常实用的石英光纤有三个低衰减区，即0.6～0.9um为第一个低衰减区，通常称为短波长低衰减区。

1.0～1.35um和1.45～1.8um为第二、第三个低衰减区。

后两者称为长波长低衰减区。

本实验利用光纤通信工程应用最广泛的长波长衰减区中1310nm与1550nm光纤通信波长进行波分复用，传输两路信号（一路模拟信号，一路数字信号）。

实验原理框图如图22-2。

波分复用还有另一种连接方式，其实验框图如图22-3所示。

这种波分复用连接方式中，同一根光纤中光信号的传输方向相反，由于光波传输的独立性，两个方向的光波传输不会有干扰。

通过实验可以验证这一理论。

图22-1 波分复用系统原理图图22-2 波分复用系统实验框图A六、实验注意事项1、光源，光跳线，光波分复用器，光功率计等光学器件的插头属易损件，应轻拿轻放，使用时切忌用力过大。

2、不可带电拔插光电器件，要拔插光电器件，须先关闭电源后进行。

七、实验步骤1、连接波分复用器：将波分复用器A标有“1310nm”光纤接头插入1310光发端机（1310nmT），标有“1550nm”光纤接头插入1550nm光发端机（1550nmT）；将波分复用器B 标有“1310nm”光纤接头插入1310nm光收端机（1310nmR），标有“1550nm”光纤接头插入1550nm光收端机（1550nmR）；将两波分复用器用FC-FC法兰盘连接起来。

2、导线的连接：将数字信号源模块T504与光发模块T151连接，T304与T111连接。

3、将拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到模拟、1310nm和1310nm。

4、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。

5、接通数字信号源模块(K50)、模拟信号源模块（K30）、光发模块(K10、K15)的直流电源。

6、按照实验十一的方法调试1310nm光纤通信系统的模拟驱动。

7、用示波器观察并比较T304与T121，T504与T161波形，改变T504与T304波形，观察相应波形的变化。

8、断开两波分复用器之间的FC-FC法兰盘，观察上述波形的变化。

9、依次关闭各直流电源、交流电源，拆除导线，拆除各光学器件，将实验箱还原。

10、根据图22-3，设计并执行波分复用的另一种实现方式。

图22-3 波分复用系统实验框图B八、实验报告九、思考题1、说明时分复用与光波分复用的异同点。

答：光纤通信中有光波分复用（WDM）和光时分复用（OTDM）两种复用方式。

WDM 是在一根光纤上复用多路不同波长的光信号，在接收端分别对不同波长进行解复用。

由于增益平坦EDFA 的发展，推动了WDM 技术的发展，目前WDM 已经日趋成熟。

OTDM 在一根光纤上只传输一个波长的光信号，它首先要求光脉冲必须是RZ 码，各路光信号通过占用不同时隙复用成一路，即在一路光脉冲之间插入几路相对于第一路具有不同时延的光脉冲，以提高单根光纤的传输速率。

WDM 和OTDM 各有其优点，因此可以预见，WDM 与OTDM 相结合将更大地提高光通信容量，成为未来光通信发展的一个趋势。

2、如果采用多个波长进行波分复用，对实验箱和波分复用器有何要求？本来就两个波才以上才用波分复用器，复用器对波长有局限性，多模，单模光信号，还有看是粗波还是细波，确认这些后才知道选择何型号的波分复用器，其封装非常小，对实验箱没有要求。