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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。
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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
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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。
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 = (0.7～0.9)Ith（Ith为激光器的阈值电流）。在此围，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”，
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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。测得此时光发端机输出的光功率为P00。
9、代入公式EXT?10lgP00，即得光发射机消光比。 P1110、调节W4，重复7~9步骤，并将所测数据填入下表。
P00(uW) P11(uW) EXT
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五．实验记录及结果分析
P(uW) u(V) I(A)
绘制光源P-I特性曲线：
401.5 0.655 352.6 0.603 242.3 0.471 182.1 0.395 104.7 0.315 23.56 0.6341 0.21 0.154 0.0198 0.0182 0.0142 0.0119 0.0095 0.0063 0.0046
消光比：
P00(uW) P11(uW) EXT
0.0901 0.0901 0.0901 0.0901 0.0901 0.0901 0.0901 387.0 -36.3 366.7 -36.1 347.7 -35.8 322.9 -35.4 307.7 -35.3 284.9 -35.0 266.5 -34.7 P00(uW) 0.0901 0.0901 0.0901 0.0901 0.0901 0.0901 0.0901 .. .. ..
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