光通信实验系统实验指导书.docx

光通信实验系统实验指导书.docx实验一:实验5&实验9 2实验二:实验7 11实验三:实验8&实验11 13实验四:实验25 19注:按住Ctrl并单击实验序号可快捷访问实验5半导体光源P-I特性曲线测试实验目的:了解光源和光发送机的电光转换原理;了解半导体光源的发光特性;比较LD和LED的P-I特性的区别。实验原理:激光二极管的基本结构和工作原理:在半导体激光器重要形成激光,需要具备以下两个基本条件,一是有源区里产生足够的粒子数反转分布,二是存在光学谐振腔机制,并在有源区里建立起稳定的震荡。(DH)激光器的条形结构,这种结构由三层不同类型的半导休材料组成,不同材料发射不同的光波长。“加窄带隙P型半导体,称为有源层;两侧分布为宽带隙的P型和N型半导体,称为限制层。三层半导体置于基片(衬底)上,前后两个晶体解理面作为反射镜构成法布里-珀罗(F-P)谐振腔。(DH)。由于限制层的带隙比有源层宽,施加止向偏压后,P层的空穴和N层的电子注入有源层。P层带隙宽,导带的能态比有源层高,对注入的电子形成了势垒,注入到有源层的电子不可能扩散到P层。同理,注入到有源层的空穴也不可能扩散到N层。这样,,这时只要很小的外加电流,就可以使电子和空穴浓度增加而提高效率。另一方面,有源层的折射率比限制层高,产生的激光被限制在有源区内,因而光电转换效率很高,输出激光的阀值电流很低,很小的散热体就可以在室温连续工作。空穴异质势垒了电•・注入电流(mA):在光纤通信中使用的光源,除了半导体激光器(LD)以外,还有半导体发光二级管(LED)。LED与LD的工作原理不同,LD发射的是受激辐射光,LED发射的是口发辐射光。LED的结构和LD相似,大多是采用双异质结(DH)芯片,把有源层夹在P型和N型限制层中间,不同的是LED不需要光学谐振腔,没有阀值。LED是由GaAsAl类的P型材料和N型材料制成,在两种材料的交界处形成了PN结。若在其两端加上止偏置电压,则N区中的电了与P区中的空穴会流向PN结区域并复合。复合时电子从高能级范围的导带跃迁到低能级范围的价带,并释放出能量约等于禁带宽变约(导带与价带只差)的光子,即发出荧光。发光电二极管有两种类型,:一类是正面发光型LED,另一类是侧面发光型LED。两者相比较而言,侧面发光型LED驱动电流较人,输出光功率较小,但由于光朿辐射角较小,与光纤的耦合效率较高,因而入纤光功率比止面发光型LED大。-,在低注入电流范围内其线性程度比LD好,且不存在人,所以LED适合用在光纤模拟通信系统中。LED光功率的温度稳立性也比LD好,其功率温度系数约为-1%/r(称为负温度系数),即LED光功率随温度上升而缓慢减小。、实验步骤:本实验项目为:半导体光源(LD)的P-I特性曲线测试,其屮P为平均发送光功率,I是注入电流,,其中S、R为活动连接器,RP103为可变电阻,位于数字光发送电路的上方。本实验具体的实验步骤为:1・码型发生器自A点(实验箱TP102)给光发送机送方波信号作为测试信号。实验时,通过键盘选择方波信号(平台加电后,先按下“复位”键复位系统,待出现“请选择”捉示后,选择“方波”并按下“确认),止时,TP102处应该能够测到方波信号。为了把数字信号发往线路,除了要用开关KP101选择数字信号输入(开关推向“数字”),还需要通过KP102选择模拟光源和数字光源驱动电路,本实验中选择数字光源驱动电路(开关推向“数字”即可)。2•用光纤跳线连接光发送模块A的光输出与光功率计,此时从光功率计读出的功率就是光端机的平均发送光功率Po3•此时,测LD负载电阻(R二R105+RP103)电压的方法,,万用表黑表笔接测试点(A单元TP103、B单元TP203),电源正极或(A单元N101(D)8脚、B单元N201(D)8脚),模/数检测切换可将(A单元KP102、B单元KP203)拨至对应位置,V/R二I。R可用万用表Rxi档直接测得,测得的电压除以电阻值R二R105+RP103(注:测电阻值吋应该将平台供电切断),其中R105是51Q的固定电阻,Z间的阻值,这样便可以得到注入电流I。改变RP103的阻值,得到一组数据,我们