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    光调制与接收

    文章出处: 责任编辑:www.91baping.com 发表时间:2014-11-20

    光调制与接收

    一、实验目的

    1. 了解光纤的基本性质和光通信系统的主要构成;
    2. 了解光纤通信中的光收发原理;
    3. 掌握电光变换原理;
    4. 了解检测器的光电变换原理。

    二、实验设备

    1. THKGT-2型多媒体光纤通信传输实验仪一台;
    2. 20MHz示波器一台;
    3. 一号导线一根;
    4. 一字螺丝刀一把。

    三、实验原理

    1.光纤通信是以光为载波、以光纤作为传输介质的一种信息传输方式。现在,光纤通信正在并将越来越成为重要的通信手段。图2-1是一个光纤通信系统的简单组成示意图。
     
    图2-1  光纤通信系统组成示意图
    基本的光纤通信系统工作原理如图2-2所示,它包括发射机、接收机和一根光纤传输线。发射机把待传输的电信号转换为光信号,接收机把光信号转换为原来的电信号,光纤传输线把发射机发出的光传送到接收机。
     
    图2-2  基本光纤系统
    2. 光传送包括光发送和光接受两部分。激光器采用agilent公司的光收发器件HFBR—1414T和HFBR-2416T。其中HFBR-1414T为光发射器,HFBR-2416T为光接收器.。光纤采用62.5/125μm的玻璃光纤。
    光纤有三个低耗传输窗口,在图2-3中标出了这三个常用的低耗传输窗口。其中,850nm附近的窗口为最早使用的,1330nm和1550nm为现在常用的波长。在实验中黄瓜直播视频免费下载使用了850nm这个窗。
    光调制与接收 
    图2-3  光纤的三个低损耗窗口
    3.光发送模块
    HFBR—1414T,是一种GaA1As激光器,自带驱动电路,工作波长820nm,
    ⑴ 工作参数
    HFBR-1414T为高性能的半导体通信光源,其具体参数如表2-1所示。
    表2-1
    参数 符号 最小值 典型值 单位 测试条件
    正向电压 VF 1.48 1.70 2.09 V IF=60mA dc
      1.84     IF=100mA  dc
    正向电压温度系数 △VF/△T   -0.22   mV/℃ IF=60mA dc
      -0.18     IF=100mA dc
    反向输入电压 VBR 1.8 3.8   V IF=100μA dc
    中心波长 λp 792 820 865 nm  
    结电容 CT   55   pf V=0,f=1MHz
    光功率
    温度系数
    △PT/△T   -0.006   dB/℃ I=60mA dc
      -0.010     I=100mA dc
    热阻 θJA   260   ℃/W  
    ⑵ 内部电路
    HFBR-1414T的内部电路如图2-4所示。
     
    图2-4   HFBR-1414T的内部电路图
    ⑶ 模块的几何尺寸及管脚分布
    模块的几何尺寸及管脚分布如图2-5所示。
     
    图2-5   HFBR-1414T的几何尺寸及管脚分布图
    4.光检测模块
    HFBR—2416T为光接收器。它包括一个PIN管和一个放大器。它接收光纤传来的光信号并把它转换为模拟的电信号送出去。
    ⑴ 工作参数
    HFBR-2416为高性能的光检测模块,其输出为微弱的模拟信号,必须进行低噪声放大,才能送到后续电路进行处理。其具体参数见表2-2所示。
     
    表2-2
    参数 符号 最小值 典型值 单位 测试条件
    响应度 RP 5.3 7 9.6 mV/μW λp=820nm,50MHz
    4.5   11.5 mV/μW λp=820nm,50MHz
    均方输出
    噪声电压
    VNO   0.40 0.59 mV 滤波带宽,75MHz
    PR=0μW
      0.70 mV 无滤波PR=0μW
    输入噪声功率
    (RMS)
    PN   -43.0 -41.4 dBm 滤波带宽75MHz
      0.050 0.065 μW
    参数 符号 最小值 典型值 单位 测试条件
    峰值输入
    光功率
    PR     -7.6 dBm pk TA=25℃
        175 μW pk
        -8.2 dBm pk  
        150 μW pk
    输出阻抗 Zo   30   Ω 测试频率=50MHz
    直流电压输出 Vodc -4.2 -3.1 -2.4 V PR=0μW
    工作电流 IEE   9 15 mA RLOAD=510Ω
    等效N.A. NA   0.35      
    有效直径 D   324   μm  
    ⑵ 内部电路
    光收端机模块HFBR-2416的内部电路如图2-6所示。
     
    图2-6  光收端机HFBR-2416的内部电路图
    ⑶ 模块的几何尺寸及管脚分布
    模块的几何尺寸及管脚分布如图2-7所示。
     
    图2-7  光收端机HFBR-2416的几何尺寸及管脚分布图

    四、实验内容与步骤

    1. 实验箱上电;
    2. 模拟信号发生模块的K41拨到SIN端,用示波器CH1通道观察正弦波输出端SIN_TRAN的波形,调节正弦波的输出幅度和频率,使输出正弦波幅度为1Vp-p,频率为1KHz;
    3. 用一号导线连接SIN_TRAN与光发送模块的INPUT输入端,调节输入幅度调节电位器RW1和偏置电流调节电位器RW2,并用一字螺丝刀调节RW3、RW4电位器,用示波器CH2通道观察OUTPUT1、 OUTPUT4输出端波形;
    4. 用双踪示波器观察SIN_TRAN和OUTPUT4的正弦波的光纤传输,调节正弦波的输出幅度和频率,观察波形的变化情况;
    5. 实验完毕,关闭所有电源,拆除所有实验连接线,整理实验箱。

    五、实验报告

    1. 整理实验记录,画出相应的信号波形。
    2. 分析电路的工作原理,说明其工作过程。
     

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