实验九-数字发送单元指标测试实验.doc

光端机性能指标测试实验
实验九 数字发送单元指标测试实验
一、实验目的
1、了解数字光发端机输出光功率的指标要求
2、掌握数字光发端机输出光功率的测试方法
3、了解数字光发端机的消光比的指标要求
4、掌握数字光发端机的消光比的测试方法

二、实验内容
1、测试数字光发端机的输出光功率
2、测试数字光发端机的消光比
3、比较驱动电流的不同对输出光功率和消光比的影响

三、预备知识
1、输出光功率和消光比的概念

四、实验仪器
1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱 1台
2、FC接口光功率计 1台
3、FC/PC-FC/PC单模光跳线 1根
4、万用表 1台
5、850nm光发端机（可选） 1个
6、ST/PC-FC/PC多模光跳线（可选） 1根
7、连接导线 20根

五、实验原理
光发送机是数字光纤通信系统中的三大组成部分（光发送机、光纤光缆、光接受机）之一。其功能是将电脉冲信号变换成光脉冲信号，并以数字光纤通信系统传输性能所要求的光脉冲信号波形从光源器件组件的尾纤发射出去。
光发送机的指标有如下几点：
1、输出光功率：输出光功率必须保持恒定，要求在环境温度变化或LD器件老化的过程中，其输出光功率保持不变，或者其变化幅度在数字光纤通信工程设计指标要求的范围内，以保证其数字光纤通信系统能长期正常稳定运行。
输出光功率是指给光发端机的数字驱动电路送入一伪随机二进制序列作为测试信号，用光功率计直接测试光发端机的光功率，此数值即为数字发送单元的输出光功率。
输出光功率测试连接如图9-1所示。

图9-1 输出光功率测试连接示意图

根据CCITT标准，信号源输出信号为表9-1所规定的要求。
表9-1 信号源输出信号要求
数字率（kbit/s）
伪随机测试信号
2048
215－1
8448
215－1
34368
223－1
139264
223－1

2、消光比：消光比定义式如下式4-1，P0是给光发端机的数字驱动电路发送全“0”码，测得的光功率，P1是给光发端机的数字驱动电路发送全“1”码，测得的光功率，将P0，P1代入公式：
（9-1）
即得到光发端机的消光比。
消光比的值与光源工作电流有一定的关系，一般当发送“0”时，工作电流应在阀值附近，实验时可调节相应的驱动电流值。
光通信系统一般要求消光比越大越好，但是不可过大或过小，消光比太大，即预偏置电流太小或没有，影响通信系统传输速率；消光比太小，则调制深度浅，有用光功率比例减小，影响系统灵敏度。
3、光脉冲的响应时间及开通延迟时间必须远小于每个码元的时隙，以便使光脉冲成为传输数字信号的准确重现。
在实验一中，给出了激光器的参考指标，有一项即为。该项指标不是本实验的重点，老师如感兴趣，可参阅其他书籍。
4、输出光脉冲无张弛振荡和自脉动
当调制速率较高时，输出光脉冲可能会出现张弛振荡。这时必须在电路上加以阻尼，以便使光发送机能正常工作。输出光脉冲上出现自脉动与LD的输出特性曲线上出现扭折有关。
该项指标也不是本实验的重点，老师如感兴趣，可参阅其他书籍。
5、LD的辐射波长必须保持恒定
当调制速率高达数Gbit/s时，LD的辐射波长在调制脉冲的上升沿时向短波长漂移，而在脉冲下降沿时则向长波长漂移，这种现象称为Chirp效应。它严重恶化数字光纤通信系统的传输质量，限制通信的中继距离。在高速以至超高速的光发送机中应该对此采取相应有效的解决措施，以便实现大容量长距离的数字光纤通信。
该项指标也不是本实验的重点，老师如感兴趣，可参阅其他书籍。
对于实验设备而言，调制速率较低，不可能上G，所以第一、第二项指标是本实验的重点。

六、实验注意事项
1、由于光源，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、1550nm数字光发端机平均光功率及消光比测试
1、连接导线：PCM编译码模块T661与CPLD下载模块T983连接，T980与1550nm光发模块输入端T151连接
2、用FC-FC光纤跳线将1550T输出端与FC接口光功率计连接，形成输出光功率测试系统。
3、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。
4、接通PCM编译码模块(K60)、CPLD模块（K90）和光发模块(K15)的直流电源。
5、将光功率计调至1550波长档，用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的输出光功率。
6、关闭各直流电源开关，拆除导线，连接导线T504与T151，将数字信号拨为全“1”，测得此时光功率为P1，将数字信号拨为全“0”，测得此时光功率为P0。
7、将P1，P0代入公式9-1式即得1550nm数字光纤传输系统消光比。
8、依次关闭各电源，拆除导线，拆除光纤跳线，将实验箱还原。
Ｂ、1310nm数字发端机输出光功率及消光比测试
1、连接导线：PCM编译码模块T661与CPLD下载模块T983连接，T980与1310nm光发模块输入端T101连接。
2、用FC-FC光纤跳线将1310T输出端与光功率计连接，形成输出光功率测试系统。
3、将拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到数字、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PCM编译码模块(K60)、CPLD模块（K90）和光发模块(K10)的直流电源。
6、用万用表监控R110两端电压（红表笔插T103，黑表笔插T104），调节电位器W101，使半导体激光器驱动电流为25mA。
7、将光功率计调至1310波长档，用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的输出光功率。
8、关闭各直流电源开关，拆除导线，连接导线T504与T101，将数字信号拨为全“1”，测得此时光功率为P1，将数字信号拨为全“0”，测得此时光功率为P0。
9、将P1，P0代入公式9-1式即得1310nm数字光纤传输系统消光比。
10、重复6-9步，调节电位器W101，调节驱动电流大小为下表中数值时，测得的输出光功率及消光比填入下表。
11、依次关闭各电源，拆除导线，拆除光纤跳线，将实验箱还原。
表9-2 实验结果
驱动电流（mA）
5
10
15
20
25
平均光功率（uW）

P1（uW）

P0（uW）

消光比(dB)

八、实验报告
1、字迹工整，原理分析透彻
3、记录光发端机的输出光功率，通过实验数据计算光发端机的消光比
4、比较不同驱动电流下的输出光功率及消光比，确定驱动电流取多大时，1310nm光发送系统更符合传输要求
5、比较850nm、1310nm及1550nm数字光发送系统输出光功率及消光比，并分析系统性能指标
6、对实验结果以及误差分析正确

九、思考题
1、输出光功率大小对光纤通信系统有何影响？
2、消光比大小对光纤通信系统传输特性有何影响？
1、 如何确定数字光纤通信系统的驱动电流？