北交大通信工程综合实验光纤研讨.docx

通信工程综合实验实验报告?光纤传输系统实验学院: 班级: 姓名: 学号: 组员: 日期: 2016/4 第 7章光无源器件特性测试实验三无源光耦合器特性测试 1、实验目的(1)了解光耦合器的工作原理及其结构(2)掌握光耦合器的正确使用方法(3)掌握光耦合器的主要特性参数的测试方法 2 、实验环境及相关设备(1) JH5002 A+型光纤通信原理实验箱 1台(2)光功率计 1台(3) FC/PC 光纤活动连接器2个(4) FC/PC Y型光分路/合路器(分光比 10: 90)1个 3 、实验基本原理光耦合器又称为光定向耦合器,用于对光信号实现分路、合路、插入和分配, 其工作机理是光波导间电磁场的相互耦合 1)光耦合器的分类光耦合器的种类很多, 最基本的耦合器可以实现两波耦合。从结构上看,两个入口的光耦合器有如下几种类型。第1类光耦合器件为微光元件型,这种类型多数采用自聚焦透镜为主要的光学构件, 利用λ/4 的自聚焦透镜可以把汇聚或发散的光线变成平行光线, 也可以把平行光线变成汇聚或发散的光线, 这一特点可以用来实现两束光线的耦合。第2类光耦合器件是利用光纤熔锥成形,用两根以上的光纤经局部加热融合而成,首先去掉光纤的覆层,再在熔融拉伸设备上平行安装两根光纤,局部加热融合,并渐渐将融合部分直径从 200 μm左右拉伸到 20~40 μm左右。由于这种细芯中的光场渗透到包层中,两个纤芯之间就会产生光的耦合,控制拉伸的程度即可以控制耦合比,附加损耗和分光比由光纤选型和熔融拉伸工艺所决定,借助计算机的精密控制,自动熔融拉伸设备可不间断地监测分光比和拉伸量,使制得的光纤耦合器平均插入损耗达 dB 一下,分光比精度达 1% 一下。星型耦合器是这种结构最典型的一种形式, 如图 7-15 所示。第 3类光耦合器件采用光纤磨抛技术, 将两根光纤磨抛后的楔形斜面对接胶黏, 再与另一根光纤的端面黏结。其附加损耗可以低于 1dB ,隔离度大于 50dB , 分光比可由 1: 1至 1: 100 。第 4类光耦合器件用平面波导技术实现, 运用先进的平面薄膜光刻、扩散工艺,可得到一致性好、分光比精度也高的光耦合器,但耦合到光纤的插入损耗较大。在上述各类光耦合器中,熔锥型光纤耦合器制作方便,容易与外部光纤连接, 能耐受较高的机械振动和温度变化,且价格便宜,因此这种类型的光耦合器件应用最多。 2) 2× 2单模光纤耦合器的结构 2× 2单模光纤耦合器方框图如图 7-16 所示 2× 2单模光纤耦合器按应用目的可分别制成性能不同的两类器件,一类是光分路器/合路器,另一类是波分复用器(又称光分波器/合波器)。光分路器/合路器工作于一个波长,对光信号实现分路、合路;而波分复用器则工作于两个或两个以上不同的波长, 实现不同波长光信号的合路或根据波长进行光信号的分路。 3)光分路器/合路器的性能指标当光分路器/合路器工作于一个波长时,假设光源接于端口 1,则光功率耦合到端口 3和 2,几乎没有光功率折返过来耦合到端口 4;而当光源接于端口 4时,也几乎没有光功率折返过来耦合到端口 1。另外,根据器件的光路可互异性,端口 1、 4可以与端口 2、 3对调。这种耦合器的技术指标如下。( 1)工作波长λ,通常取 1310 nm 或 1550 nm ( 2)附加损耗 Lf 式中, P1——注入端口 1的光功率 P2, P3——分别为端口 2、 3 输出的光功率。良好的 2× 2 单模光纤耦合器的附加损耗可小于 dB 。( 3)分光比(或分束比) 分光比的比值大小可以根据应用要求而定。( 4)分路损耗( 5)反向隔离度通常要求。 4 、实验内容及步骤该实验可在试验箱左边上方的 1310 nm 光端机发送模块或右边上方的 1550 nm 光端机发送模块上各自独立进行。主要是对光分路/合路器性能指标进行测试, 做实验前做好准备工作, 按图 7-17 连接好测试设备, 连接尾纤、连接器和光无源器件时要注意定位槽方向。(选用的是 1550 nmLD ,与示意图略有不符) 1)电路部分操作 2)光路部分操作 3)打开实验箱操作电源开关 4)输入端至各支路输出端分路损耗的测量用光功率计测量 1550 nm 光源经尾纤输出在“a”点的光功率 Pa, 然后将信号接入光分路器的输入端口;用光功率计测量支路一(“b”点)光功率 Pb及支路二(“c”点)光功率 Pc, 记录测量结果并将测试数据分别填入以下两表, 计算光分路器各支路分路损耗值。 50% 光分路器分路损耗输入功率/dBm 输出功率/dBm 插入损耗/ dB Pa: - Pb: - 3 Pa: - Pc: - 3 5)分光比测量在上述测量条件下, 用光功率计再次测量光功率 Pb及 Pc。记录测量