光纤通信实验报告

课程名称

光纤通信实验

实验一

光源的P-I特性、光发射机消光比测试

一、实验目的

1、了解半导体激光器LD的P-I特性、光发射机消光比。 2、掌握光源P-I特性曲线、光发射机消光比的测试方法。

二、实验器材

1、 主控&信号源模块、2号、25号模块 各一块 2、 23号模块（光功率计） 一块 3、 FC/PC型光纤跳线、连接线 若干 4、 万用表 一个

三、实验原理

数字光发射机的指标包括：半导体光源的P-I特性曲线测试、消光比（EXT）测试和平均光功率的测试。

1、半导体光源的P-I特性

P(mW)IthI(mA)

LD半导体激光器P-I曲线示意图

半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，激光二极管可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即启动介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。半导体激光器的输出光功率与驱动电流的关系如上图所示，该特性有一个转折点，相应的驱动电流称为门限电流（或称阈值电流），用Ith表示。在门限电流以下，激光器工作于自发辐射，输出（荧光）光功率很小，通常小于100pW；在门限电流以上，激光器工作于受激辐射，输出激光功率随电流迅速上升，基本上成直线关系。激光器的电流与电压的关系类似于正向二极管的特性。该实验就是对该线性关系进行测量，以验证P-I的线性关系。

P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流Ith尽可能小，没有扭折点， P-I曲线的斜率适当的半导体激光器：Ith小，对应P值就小，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，消光比大；没有扭折点，不易产生光信号失真；斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦；斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。

2、光发射机消光比 消光比定义为：EXT?10lgP00。 P11式中P00是光发射机输入全“0”时输出的平均光功率即无输入信号时的输出光功率。P11是光发射机输入全“1”时输出的平均光功率。从激光器的注入电流（I）和输出功率（P）的关系，即P-I特性可以清楚地看出消光比的物理概念，如下图所示。

ADP ΔP

PIN

EXT

消光比对灵敏度的影响

由图可知，当输入信号为“0”时，光源的输出光功率为P00，它将由直流偏置电流Ib

来确定。无信号时光源输出的光功率对接收机来说是一种噪声，将降低光接收机的灵敏度。所以从接收机角度考虑，希望消光比越小越好。但是，应该指出，当Ib减小时，光源的输出功率将降低，光源的谱线宽度增加，同时，还会对光源的其它特性产生不良影响，因此，必须全面考虑Ib的影响，一般取Ib = ～Ith（Ith为激光器的阈值电流）。在此范围内，能比较好地处理消光比与其它指标之间的矛盾。考虑各种因素的影响，一般要求发送机的消光比不超过-1dB。在光源为LED的条件下，一般不考虑消光比，因为它不加直流偏置电流Ib ，电信号直接加到LED上，无输入信号时的输出功率为零。因此，只有以LD作光源的光发射机才要求测试消光比。

四、实验步骤

1、关闭系统电源，按如下说明进行连线：

（1）用连接线将2号模块TH7（DoutD）连至25号光收发模块的TH2（数字输入），并把2号模块的拨码开关S4设置为“ON”，使输入信号为全1电平。

（2）用光纤跳线连接25号光收发模块的光发输出端和光收接入端，并将光收发模块的功能选择开关S1打到“光功率计”。

（3）用同轴电缆线将25号光收发模块P4（光探测器输出）连至23号模块P1（光探测器输入）。

2、将25号光收发模块开关J1拨为“10”，即无APC控制状态。开关S3拨为“数字”，即数字光发送。

3、将25号光收发模块的电位器W4和W2顺时针旋至底，即设置光发射机的输出光功率为最大状态；

4、开电，设置主控模块菜单，选择主菜单【光纤通信】→【光源的P-I特性测试】功能。

5、用万用表测量R7两端的电压（测量方法：先将万用表打到直流电压档，然后将红表笔接TP3，黑表笔接TP2）。读出万用表读数U，代入公式I=U/R7，其中R7=33Ω, 读出光功率计读数P。

调节功率输出W4，将测得的参数填入下表： P(uW) u(V) I(A) 6、将25号光收发模块的电位器W4顺时针旋至底；设置主控模块菜单，选择【光功率计】功能。

7、将2号模块的拨码开关S4设置为“ON”，使输入信号为全1电平。测得此时光发端机输出的光功率为P11。

8、将2号模块的拨码开关S4设置为“OFF”，使输入信号为全0电平。测得此时光发